EP0687514A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Regenerierung von Giessereialtsand - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Regenerierung von Giessereialtsand Download PDF

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EP0687514A1
EP0687514A1 EP95105892A EP95105892A EP0687514A1 EP 0687514 A1 EP0687514 A1 EP 0687514A1 EP 95105892 A EP95105892 A EP 95105892A EP 95105892 A EP95105892 A EP 95105892A EP 0687514 A1 EP0687514 A1 EP 0687514A1
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sand
gap
friction elements
elements
plate
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Christian Renner
Jovo Laskovic
Näf Xaver
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Georg Fischer Giessereianlagen AG
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Georg Fischer Giessereianlagen AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C5/00—Machines or devices specially designed for dressing or handling the mould material so far as specially adapted for that purpose
    • B22C5/02—Dressing by centrifuging essentially or additionally
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C5/00—Machines or devices specially designed for dressing or handling the mould material so far as specially adapted for that purpose
    • B22C5/18—Plants for preparing mould materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S241/00—Solid material comminution or disintegration
    • Y10S241/10—Foundry sand treatment

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for the regeneration of predominantly synthetic resin-bonded foundry sand, but also of thermally stressed bentonite-bonded molding sand for reuse instead of new sand by mechanical separation of the grain from portions of the binding materials.
  • a device has become known (DE 29 09 408 A1), which has a lying, revolving drum and an impact rotor arranged in the interior thereof in the area of a waste sand downflow.
  • the sand is scrubbed by accelerating abruptly when it hits the impact tool and throwing it into the sand curtain or sand sump, whereby an intense grain of grain friction occurs.
  • the disadvantage of this device is that the sand is only regenerated in batches.
  • the object of the present invention is to provide a method and a device in which the grains of sand can be gently cleaned by repeated rubbing and continuous regeneration of the sand is possible.
  • the device should be structurally simple to implement in order to achieve optimal economy.
  • the main advantage of the invention is that the old sand is regenerated by gently rubbing the grains together. There is no impact or impact treatment.
  • the problem-free and maintenance-free process of the regeneration is achieved in that the area of the facility that is at risk of wear is equipped with wear elements.
  • the drive shaft which is designed as a hollow shaft, also serves as an extraction system, through which the worn binder parts and the dust are continuously extracted.
  • the cleaning intensity can be changed by various structural designs of the wearing elements and the cleaning effect is thereby improved.
  • the binder casing which is statically charged by grain to grain friction, is electrically discharged between the cleaning stages on guide elements. This makes it easier to clean the sand.
  • the area of the gap 16 between the plate 7 and the cylinder 9 is shown on an enlarged scale.
  • radial friction elements 20 are arranged on the mutually facing surfaces of the plate 7 and the cylinder 9, radial friction elements 20 are arranged.
  • the friction elements 20 have a crowned cross section. They are connected to the plate 7 or the cylinder 9 interchangeably, for example by a threaded piece 21 and a nut 22.
  • the friction elements 20 are preferably made of a wear-resistant material such as Ceramics, chilled cast iron, hard metal, metal with hard coating, etc. are manufactured. The intensity of the friction can be changed by means of various structural designs of the friction elements 20.
  • the areas at risk of wear are provided with wear protection 23.
  • FIGS. 3 and 4 A further embodiment variant of the gap geometry is shown in FIGS. 3 and 4.
  • the friction elements 20 have a rectangular cross section. They are arranged in such a way that they do not protrude into the gap 16, or do so only insignificantly.
  • the sand to be treated is preferably passed continuously through the sand feed 11 into the cylinder 9 and forms a standing sand column in it, which is torn open in the area of the gap by the rotary movement of the plate 7.
  • a standing sand column in it, which is torn open in the area of the gap by the rotary movement of the plate 7.
  • the centrifugal force drives the sand in this separation plane in the direction of the gap 16.
  • the sand is pressed through the gap 16 in such a way that the geometric design of the gap 16 and the rotary movement of the plate 7 result in a renewed and more intense grain of grain friction.
  • the sand falls out of the gap 16 onto the guide element 8 and onto the guide element 6.
  • the guide element 6 is designed as a cathode.
  • the sand which has a statically charged binder casing due to the friction, is electrically discharged when it hits the guide element 6. This can make the sand more effective be treated further.
  • the sand treated in this way either falls into a further cleaning stage or into the sand removal device 12 and is fed back into the sand circuit via the pipe 14.
  • the dust generated during the grain-to-grain friction and the abraded binder components are continuously extracted through the hollow shaft 10 by means of the suction through openings 17 which are provided in the hollow shaft in the region of the plates 5, 7.
  • the suction is carried out by a weak vacuum.
  • inlet openings 18 are provided, through which a supply of air for the suction is made possible even during the regeneration process.
  • the drive of the plate 5 is designed so that the regeneration units can be operated at different, continuously adjustable speeds.
  • a speed of 300-1500 rpm has proven to be particularly favorable.
  • the device is equipped with a cleaning stage and the sand is circulated through the cleaning stage as often as desired.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

An einer Sandregeneriereinrichtung zum mechanischen Abreinigen von Sandkörnern, insbesondere von organisch und anorganisch gebundenen Formsanden ist ein Behälter in Form eines Zylinders (9) angeordnet. Durch den Zylinder (9) ist koaxial eine zentrale, hohle Antriebswelle (10) angeordnet, welche drehbar gelagert ist. An dieser Hohlwelle (10) sind ein oder mehrere Teller (5,7) fest verbunden. Zwischen Teller (5,7) und Zylinder (9) ist jeweils ein Spalt (16). Durch die Drehbewegung der Teller (5,7) entsteht zwischen dem drehenden Teil und dem stehenden Teil der Sandsäule eine Trennebene, in der eine intensive Korn an Korn Reibung stattfindet. Durch die Zentrifugalkraft wird der Sand in Richtung der Zylinderwand und durch den Spalt (16) getragen, was zusätzlich zu einer intensiven Korn an Korn Reibung führt. Der bei der Reibung entstandene Staub, mehrheitlich abgeriebene Binderpartikel, wird mit Hilfe der Absaugung über Öffnungen (17), die in der Hohlwelle (10) angebracht sind, fortlaufend durch die Hohlwelle (10) abgesaugt. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft ein verfahren und eine Vorrichtung zur Regenerierung von überwiegend kunstharzgebundenem Giessereialtsand, aber auch von thermisch belastetem bentonitgebundenem Formsand für die Wiederverwendung anstelle von Neusand mittels mechanischer Trennung des Kornes von Anteilen der Bindestoffe.
  • Hierfür ist eine Vorrichtung bekannt geworden (DE 29 09 408 A1), welche eine liegende, umlaufende Trommel und einen im Innern derselben im Bereich eines Altsand-Fallstromes angeordneten Schlagrotor aufweist. In dieser Vorrichtung wird der Sand gescheuert, indem er beim Auftreffen auf das Schlagwerkzeug schlagartig beschleunigt und in den Sandvorhang, bzw. Sandsumpf geschleudert wird, wodurch eine intensive Korn an Korn Reibung entsteht. Nachteilig ist bei dieser Vorrichtung, dass der Sand nur chargenweise regeneriert wird.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, bei der die Sandkörner durch wiederholte Reibung schonend gereinigt werden können und eine kontinuierliche Regenerierung des Sandes möglich ist. Die Vorrichtung soll konstruktiv einfach realisierbar sein, um auch zu einer optimalen Wirtschaftlichkeit zu gelangen.
  • Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt darin, dass der Altsand durch schonendes Aneinanderreiben der Körner regeneriert wird. Es findet keine Schlag- bzw. Prallbehandlung statt.
  • Durch die konstruktive Auslegung der Einrichtung ist die mehrfache Wiederholung der Korn an Kornreibung einfach realisierbar, indem man mehrere Reinigungsstufen anbringen kann.
  • Problemloser und wartungsfreier Ablauf der Regenerierung wird dadurch erzielt, dass verschleissgefährdete Bereich der Einrichtung durch Verschleisselemente ausgestattet ist.
  • Die als Hohlwelle ausgebildete Antriebswelle dient gleichzeitig als Absaugung, durch welche die abgeriebenen Binderteile und der Staub fortlaufend abgesaugt werden. Durch verschiedene konstruktive Gestaltungen der Verschleisselemente kann die Reinigungsintensität verändert werden und dadurch wird die Reinigungswirkung verbessert.
  • Die durch Korn an Korn Reibung statisch aufgeladene Binderhülle wird zwischen den Reinigungsstufen an Führungselementen elektrisch entladen. Der Sand lässt sich dadurch besser abreinigen.
  • Die Erfindung wird nunmehr anhand eines in den beiden Zeichnungen dargestellten Beispieles erläutert.
    • Fig. 1
    zeigt einen Längsschnitt durch die Sandregeneriereinrichtung
    Fig. 2
    zeigt die Ansicht A von Fig.1 auf den Spalt
    Fig. 3
    zeigt die Ansicht A von Fig.1 auf den Spalt mit einer weiteren Ausführungsart des Spaltes
    Fig. 4
    zeigt die Draufsicht von Fig.3 entlang dem Schnitt B-B
    In Fig.1 ist eine Sandregeneriereinrichtung zum mechanischen Abreinigen von Sandkörnern, insbesondere von organisch und anorganisch gebundenen Formsanden dargestellt. An einem Gestell 1 ist ein Behälter in Form eines Zylinders 9 angeordnet. Der Zylinder 9 weist einen Deckel 13 auf, an welchem eine Sandzuführung 11 angeordnet ist. An der Innenwandung des Zylinders 9 sind Sandhalteelemente 19 angeordnet, welche ein Rotieren der Sandsäule im Zylinder verhindern. Am Gestell 1 ist ein Leitelement 8 im unteren Bereich des Zylinders 9 angeordnet. Unterhalb des Leitelementes 8 ist ein trichterförmiges Führungselement 6 angeordnet. Im unteren Bereich des Gestelles 1 ist eine Sandabführungseinrichtung 12 in Form eines Trichters ausgebildet, welche in ein Rohr 14 mündet. Durch den Zylinder 9 ist koaxial eine zentrale Antriebswelle 10 angeordnet, welche in einem Absaugungsstutzen 15 endet. Der Absaugungsstutzen 15 ist als kurzes Rohrstück mit einem Anschlussflansch an dessen Ende ausgebildet und dient gleichzeitig als Anschluss an eine Absaugungseinheit. Am unteren Ende der Antriebswelle 10 ist eine Lagerungseinheit 2 angebracht, welche über einen Riementrieb 3 von einem Motor 4 angetrieben wird. Die Antriebswelle 10 ist als Hohlwelle ausgebildet. An dieser Hohlwelle 10 ist ein Teller 7, welcher als Auffangbehälter ausgebildet ist, fest verbunden. Der Teller 7 ist unterhalb des Zylinders 9 angeordnet, wobei der Teller 7 einen bestimmten Abstand zum Zylinder 9 hin aufweist. Somit ergibt sich ein Spalt 16 zwischen Teller 7 und Zylinder 9. Die Spaltbreite ist mittels einer Verstellvorrichtung (24,25) stufenlos einstellbar, wobei die Verstellung vorzugsweise mechanisch betätigt wird.
  • In Fig. 2 ist der Bereich des Spaltes 16 zwischen dem Teller 7 und dem Zylinder 9 in vergrössertem Massstab dargestellt. Auf den sich zueinander zeigenden Flächen des Tellers 7 und des Zylinders 9 sind radial Reibelemente 20 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel weisen die Reibelemente 20 einen balligen Querschnitt auf. Sie sind mit dem Teller 7 bzw. dem Zylinder 9 beispielsweise durch ein Gewindestück 21 und eine Mutter 22 austauschbar verbunden. Wegen erhöhter Verschleissgefährdung sind die Reibelemente 20 vorzugsweise aus einem verschleissfesten Werkstoff wie z.B. Keramik, Hartguss, Hartmetall, Metall mit Hartauftrag, usw. hergestellt. Durch verschiedene konstruktive Gestaltungen der Reibelemente 20 kann die Reibungsintensität verändert werden. Die durch Verschleiss gefährdeten Flächen werden mit einem Verschleissschutz 23 versehen.
  • In Fig.3 und Fig.4 wird eine weitere Ausführungsvariante der Spaltgeometrie gezeigt. Die Reibelemente 20 weisen einen rechteckigen Querschnitt auf. Sie sind so angeordnet, dass sie nicht oder nur unwesentlich in den Spalt 16 hineinragen.
  • Der zu behandelnde Sand wird vorzugsweise fortlaufend durch die Sandzuführung 11 in den Zylinder 9 geleitet und bildet in diesem eine stehende Sandsäule, die im Bereich des Spaltes durch die Drehbewegung des Tellers 7 aufgerissen wird. In der Trennungsebene zwischen der stehenden Sandsäule und dem sich drehenden Sandanteil auf dem Teller 7 entsteht eine intensive Korn an Korn Reibung. Die Zentrifugalkraft treibt den Sand in dieser Trennungsebene in Richtung Spalt 16. Der Sand wird so durch den Spalt 16 gedrückt, dass durch die geometrische Gestaltung des Spaltes 16 und durch die Drehbewegung des Tellers 7 eine nochmalige und intensivere Korn an Korn Reibung stattfindet. Der Sand fällt aus dem Spalt 16 auf das Leitelement 8 und auf das Führungselement 6. Das Führungselement 6 ist als Kathode ausgebildet. Der Sand, der durch die Reibung eine statisch aufgeladene Binderhülle aufweist, wird beim Auftreffen auf das Führungselement 6 elektrisch entladen. Dadurch kann der Sand wirksamer weiterbehandelt werden. Der so behandelte Sand fällt entweder in eine weitere Reinigungsstufe oder in die Sandabführungseinrichtung 12 und wird dem Sandkreislauf über das Rohr 14 wieder zugeführt. Der bei der Korn an Korn Reibung entstandene Staub und die abgeriebenen Binderanteile werden mit Hilfe der Absaugung durch Öffnungen 17, die in der Hohlwelle im Bereich der Teller 5,7 angebracht sind, fortlaufend durch die Hohlwelle 10 abgesaugt. Die Absaugung erfolgt durch einen schwachen Unterdruck. Im Bereich des Leitelementes 8 sind Einlassöffnungen 18 vorgesehen, durch welche eine Zufuhr von Luft für die Absaugung auch während des Regenerierungsprozesses ermöglicht wird.
  • Bei der vorgestellten Einrichtung besteht die Möglichkeit, weitere Reinigungsstufen in Form von Tellern 5 an der Hohlwelle 10 anzubringen. Zu jedem weiteren Teller 5 sind ein Spalt 16, ein Leitelemente 8, ein Führungselemente 6 und Öffnungen 17 in der Hohlwelle 10 angeordnet. Dadurch wird erreicht, dass der Sand bei jeder weiteren Reinigungsstufe erneut mechanisch gereinigt und elektrisch entladen wird. Die Anzahl der Reinigungsstufen ist beliebig wählbar und somit auf unterschiedliche Anforderungen an den zu regenerierenden Sand anpassbar.
  • Der Antrieb der Teller 5 ist so konzipiert, dass die Regenerierungseinheiten mit unterschiedlichen, stufenlos verstellbaren Drehzahlen betrieben werden können. Besonders günstig hat sich eine Drehzahl von 300-1500 U/min erwiesen.
  • Ein Chargenbetrieb ist mit dieser Vorrichtung möglich. Dabei wird die Vorrichtung mit einer Reinigungsstufe ausgestattet und der Sand beliebig oft im Kreislauf durch die Reinigungsstufe geleitet.

Claims (18)

  1. Verfahren zur Regenerierung von überwiegend kunstharzgebundenem Giessereialtsand und/oder von thermisch belastetem bentonitgebundenem Formsand mittels mechanischer Trennung von Anteilen der Bindestoffe von der körnigen Grundmasse für die Wiederverwendung anstelle von Neusand, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
    - Zuführen des Altsandes in einen Behälter (9)
    - Versetzen eines Auffangbehälters (7) in eine vorgegebene Rotation zwecks Aneinanderreiben der Sandkörner zwischen einem drehenden Anteil Sand auf dem Auffangbehälter (7) und einer stehenden Sandsäule im Behälter (9)
    - Herausbefördern des Sandes mit Hilfe der Zentrifugalkraft durch mindestens einen Spalt (16), wobei der Sand an Reibelementen (20) vorbeigeführt wird, um die Korn an Korn Reibung zu intensivieren, anschliessend
    - Elektrisches Entladen der Binderhüllen mittels Führungselementen (6)
    - Kontinuierliches Absaugen des entstehenden Staubes
    - Abtransportieren und Zurückführen des regenerierten Sandes in den Giessereisandkreislauf
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Altsand kontinuierlich regeneriert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Altsand chargenweise regeneriert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Verfahrensschritte des Anspruches 1 beliebig oft wiederholbar sind.
  5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen Behälter (9) eine sich drehende Antriebswelle (10) mit daran befestigtem Teller (7) verläuft und zwischen Teller und Behälter (9) ein Spalt (16) ausgebildet ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Antriebswelle (10) mehrere Teller (5,7) angeordnet sind.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zu jedem Teller ein Spalt (16), Leitelemente (8), Führungselemente (6) und eine Absaugungsvorrichtung angeordnet sind.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Teller (5,7) als Auffangbehälter ausgebildet sind.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (10) und die Teller (5,7) mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zueinander drehbar sind.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Binderhüllen an Führungselementen (6) statisch entladen werden.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Spalt an Zylinder (9) und Teller (5,7) Reibelemente (20) angeordnet sind.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibelemente (20) einen beliebigen, vorzugsweise balligen Querschnitt, aufweisen.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibelemente (20) beliebig im Spalt (16) angeordnet sind.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibelemente (20) austauschbar angeordnet sind.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 12, 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibelemente (20) vorzugsweise aus einem verschleissarmen Werkstoff wie z.B. Hartguss, Hartstahl, einem Metall mit Hartauftrag, Keramik, usw., hergestellt sind.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (10) als Hohlwelle ausgebildet ist und zur Entstaubung verwendet wird.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zufuhr von Luft für die Absaugung auch während des Regenerierungsprozesses möglich ist.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Spaltes (16) stufenlos durch eine Verstelleinrichtung (24,25) einstellbar ist.
EP95105892A 1994-06-15 1995-04-20 Verfahren und Vorrichtung zur Regenerierung von Giessereialtsand Expired - Lifetime EP0687514B1 (de)

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