EP0736349A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen von Giessereisand - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen von Giessereisand Download PDF

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EP0736349A2
EP0736349A2 EP96104557A EP96104557A EP0736349A2 EP 0736349 A2 EP0736349 A2 EP 0736349A2 EP 96104557 A EP96104557 A EP 96104557A EP 96104557 A EP96104557 A EP 96104557A EP 0736349 A2 EP0736349 A2 EP 0736349A2
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EP
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sand
mixing
water
conveying device
cooling
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Maschinenfabrik Gustav Eirich GmbH and Co KG
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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
    • B22C5/08—Machines or devices specially designed for dressing or handling the mould material so far as specially adapted for that purpose by sprinkling, cooling, or drying

Definitions

  • the models of the cast parts are molded into sand molds under high pressure and liquid iron is poured into the cavities. After the iron has solidified, the castings are removed from the mold and the molding sand is prepared and used again for the production of the mold. As a result of contact with the liquid metal, the molding sand has become very hot locally, so that cooling is essential before reuse.
  • the most common methods include loosening up and flowing air through the sand. This requires extremely large-area devices with a very large air throughput in order to cool the rather unevenly heated areas of sand to a usable temperature.
  • the heated cooling air is permeated with dust and must be cleaned in voluminous dedusting systems.
  • the disadvantages of this process are high space and energy requirements with uneven cooling.
  • OS 30 06 552 describes a cooling device in which 2 containers are alternately filled with moistened hot old sand and placed under vacuum. The moisture in the sand evaporates and extracts the heat of vaporization from the sand.
  • a disadvantage of this method is the fact that the intermittent operation requires 2 evaluation containers and the vacuum in the quite large containers has to be built up and dismantled continuously. The energy consumption and space requirements of such a system are therefore very large.
  • P 29 52 403 describes a molding sand mixer whose mixing space is evacuated during the mixing process, so that heat of evaporation is also dissipated here.
  • the ratio of evacuation volume is also in this method very unfavorable for the amount of sand, because here too the vacuum must be built up and broken down with every mixing cycle.
  • the normal mixing cycle must also be extended considerably, so that energy and investment costs are also unfavorable here.
  • the object of the present invention is to create a device which avoids the above disadvantages and is therefore inexpensive and saves space and energy.
  • a mixing and conveying device is proposed.
  • the hot sand is moistened as required and continuously conveyed through the device. Due to the mixing effect of the screw conveyors, the added water is mixed intensively with the sand.
  • the mixing and conveying device is constantly under vacuum. The water evaporates and extracts the heat of vaporization from the sand. The steam is sucked off and condensed. The resulting water is recooled and reused to wet the sand.
  • two-chamber locks are connected upstream and downstream.
  • 1 shows the method and device in an exemplary embodiment.
  • the hot sand 2 reaches the lock 3 from a conveyor belt 1.
  • An airtight, mechanically operated changeover flap 3.1 guides the sand into the left lock chamber 3.2, which is closed at the bottom by a flap 3.6, which is also motor-operated and hermetically closed.
  • the flap 3.7 closes automatically.
  • the pressure compensation valve 25.1 opens for a few seconds.
  • the flap 3.1 is automatically pivoted to the left, so that the right chamber 3.3 is now filled.
  • the lower flap 3.6 is opened so that the sand from the chamber 3.2 reaches the mixing and conveying device 4 and thus the evacuated space.
  • the lower flap 3.6 closes first, then the pressure compensation valve 25 and opens briefly the flap 3.1 swings back into the right position, so that the left chamber 3.2 is now filled again and the right 3.3 is emptied downwards at the same time.
  • the hot sand reaches the evacuated mixing and conveying device 4, whereby - as a special feature of the present invention - the vacuum is constantly maintained in it.
  • the mixing and cooling device 4 consists, for example, of a tubular housing 5, in the central axis of which rotates a shaft 7 driven by a motor 6, which is equipped with blades 8 which are predominantly inclined in the conveying direction.
  • Probes for detecting the temperature 10 and the residual moisture of the sand 11 are arranged in the inlet connection 9. The temperature and residual moisture are evaluated in a computer and the result thereof is used to control the control valve 12 for the water supply 13.
  • the water vapor resulting from the vacuum is sucked through the suction nozzle 14 into the condenser 15, which is constantly kept at a vacuum of 10-15 Torr by a vacuum pump 16.
  • the condensed water 17 is partially returned to the condenser by a circulating pump 18 through a cooler 19 and partially used to moisten the sand.
  • a level probe 20 controls the water level 17.
  • Control valves 12 and 21 control the amount of water required, partly in circulation, partly with fresh water supply from the network.
  • a second two-chamber lock 23 is connected in an airtight manner.
  • This lock 23 is identical in construction to the lock 3 on the inlet connection 9.
  • the cooled sand falls into the left chamber 23.2, while the right chamber 23.3 is emptied onto a conveyor belt 24 through the lower flap 23.7. If the sand reaches the probe 23.4, the lower flap 23.7 closes, the pressure compensation valve 26 opens for a few seconds and the flap 23.1 swings to the left, so that the right chamber 23.3 is now filled. Then the pressure compensation valve 26.1 first opens and then the lower flap 23.6 so that the sand falls onto the conveyor belt 24. This lock also works fully automatically in constant change.
  • the present invention is not limited to the embodiment described. It takes into account a. also an execution acc. Fig. 2, in which 2 mixing and conveying devices are provided.
  • the hot sand is moistened and homogenized in the first mixing and conveying device 27 and thus passes through the two-chamber lock 3 into the second mixing and conveying device 28, which is constantly under vacuum in the manner described above.
  • the heat of vaporization is fed to the condenser 15 in the manner described, the condensed water is recooled in the cooler and reused.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

Es wird eine Kühleinrichtung für Giessereialtsand vorgeschlagen, die eine ständig unter Vacuum stehende Homogenisier- und Fördereinrichtung mit geregelter Wasserzugabe und eine Absaugstelle für den Wasserdampf aufweist. Das durch den Unterdruck verdampfende Wasser entzieht dem Sand die Verdampfungswärme. In einen Kondensator kondensiert der Dampf zu Wasser, das gekühlt und wiederverwendet wird.
Am Ein- und Auslauf der Fördereinrichtung sind Zwei-Kammer-Schleusen vorgesehen, durch die der Sand in den Unterdruckbereich bzw. wieder herausgelangt.

Description

  • Bei der Herstellung von Teilen aus Gusseisen werden die Modelle der Gussteile unter hohem Druck in Sandformen abgeformt und in die Hohlräume flüssiges Eisen gegossen. Nach dem Erstarren des Eisens werden die Gussteile der Form entnommen und der Formsand aufbereitet und erneut zur Formherstellung verwendet. Durch die Berührung mit dem flüssigen Metall hat sich der Formsand örtlich sehr stark erhitzt, so dass vor der Wiederverwendung eine Kühlung unerlässlich ist.
  • Es sind verschiedene Methoden der Altsandkühlung bekannt.
  • Zu den gebräuchlichsten Verfahren gehört das Auflockern und Durchströmen des Sandes mit Luft. Hierzu sind äusserst grossflächige Geräte mit sehr grossem Luftdurchsatz erforderlich, um die recht ungleichmässig erhitzten Sandpartien auf eine brauchbare Temperatur abzukühlen. Die erhitzte Kühlluft ist von Staub durchsetzt und muss in voluminösen Entstaubungsanlagen gereinigt werden. Hoher Platz- und Energiebedarf bei ungleichmässiger Abkühlung sind die Nachteile dieses Verfahrens.
  • In der OS 30 06 552 wird eine Kühleinrichtung beschrieben, bei der 2 Behälter abwechselnd mit angefreuchtetem heissen Altsand befüllt und unter Vacuum gesetzt werden. Die Feuchtigkeit des Sandes verdampft und entzieht dem Sand die Verdampfungswärme. Nachteilig an diesem Verfahren ist die Tatsache, dass der intermittierende Betrieb 2 Evaluierbehälter erfordert und das Vacuum in den recht grossen Behältern laufend auf- und abgebaut werden muss. Der Energieaufwand und Platzbedarf einer solchen Anlage sind deshalb sehr gross.
  • In der P 29 52 403 wird ein Formsandmischer beschrieben, dessen Mischraum während des Mischvorganges evacuiert wird, so dass auch hier Verdampfungswärme abgeführt wird. Auch bei diesem Verfahren ist das Verhältnis von Evacuiervolumen zur Sandmenge sehr ungünstig, denn auch hier muss das Vacuum bei jedem Mischzyklus auf- und abgebaut werden. Der normale Mischzyklus muss zudem erheblich verlängert werden, so dass auch hier Energie- und Investitionskosten ungünstig ausfallen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Einrichtung, die die vorstehenden Nachteile vermeidet und damit preisgünstig sowie platz- und energiesparend ist.
  • Erfindungsgemäss wird dazu eine Misch- und Fördereinrivhtung vorgeschlagen. Der heisse Sand wird nach Bedarf befeuchtet und kontinuierlich durch das Gerät gefördert. Durch den Mischeffekt der Förderschnecken wird das zugegebene Wasser intensiv mit dem Sand vermischt. Die Misch- und Fördereinrichtung ist ständig unter Vacuum. Das Wasser verdampft und entzieht dem Sand die Verdampfungswärme. Der Dampf wird abgesaugt und kondensiert. Das entstehende Wasser wird rückgekühlt und wieder zur Befeuchung des Sandes verwendet. Zur Aufrechterhaltung des Vacuums in der Misch- und Fördereinrichtung sind ihr Zwei-Kammer-Schleusen vor- und nachgeschaltet.
  • In der Fig. 1 sind Verfahren und Vorrichtung in einer beispielsweisen Ausführung dargestellt.
    • Wirkungsweise
  • Von einem Förderband 1 gelangt der heisse Sand 2 in die Schleuse 3. Eine luftdicht abschliessende motrisch betriebene Umschaltklappe 3.1 leitet den Sand in die linke Schleusenkammer 3.2, die durch eine ebenfalls motorisch betriebene und luftdicht schliessende Klappe 3.6 unten geschlossen ist. Wenn die Füllung soweit angestiegen ist, dass die Sonde 3.4 erreicht ist, schliesst automatisch die Klappe 3.7. Jetzt öffnet für einige Sekunden das Druckausgleichventil 25.1. Unmittelbar danach wird die Klappe 3.1 automatisch nach links geschwenkt, so dass nunmehr die rechte Kammer 3.3 gefüllt wird. Nach dem Umchalten der Klappe 3.1 wird die untere Klappe 3.6 geöffnet, so dass der Sand aus der Kammer 3.2 in die Misch- und Fördereinrichtung 4 und damit in den evacuierten Raum gelangt. Wenn die rechte Kammer 3.3 durch Ansprechen der Sonde 3.5 anzeigt, dass sie gefüllt ist, schliesst zunächst die untere Klappe 3.6, dann öffnet kurz das Druckausgleichventil 25 und die Klappe 3.1 schwenkt wieder in die rechte Position, so dass jetzt wieder die linke Kammer 3.2 gefüllt und gleichzeitig die rechte 3.3 nach unten entleert wird.
  • Durch den vorbeschriebenen ständig sich wiederholenden automatischen Ablauf der Zwei-Kammer-Schleuse gelangt der heisse Sand in die evacuierte Misch- und Fördereinrichtung 4, wobei - als besonderes Merkmal der vorliegenden Erfindung - in dieser das Vacuum ständig aufrecht erhalten wird.
  • Die Misch- und Kühleinrichtung 4 besteht beispielsweise aus einem rohrförmigen Gehäuse 5, in dessen Mittelachse eine von einem Motor 6 angetriebene Welle 7 rotiert, die mit überwiegend in Förderrichtung geneigten Schauflen 8 bestückt ist. Im Einlaufstutzen 9 sind Sonden zur Erfassung der Temperatur 10 und der Restfeuchte des Sandes 11 angeordnet. Temperatur und Restfeuchte werden in einem Rechner ausgewertet und dessen Ergebnis zur Steuerung des Regelventils 12 für die Wasserzufuhr 13 verwendet.
    Der durch den Unterdruck entstehende Wasserdampf wird durch den Absaugstutzen 14 in den Kondensator 15 gesaugt, der ständig durch eine Vacuum-Pumpe 16 auf einem Unterdruck von 10-15 Torr gehalten wird. Das Kondenswasser 17 wird mit einer Umwälzpumpe 18 durch einen Kühler 19 teilweise in den Kondensator zurückgegeben und teilweise zur Befeuchtung des Sandes benutzt. Eine Niveau-Sonde 20 kontrolliert den Wasserstand 17. Regelventile 12 und 21 steuern die jeweils erforderliche Wassermenge, teils im Umlauf, teils mit Frischwasserzufuhr aus dem Netz.
  • Am Ende des Förderrohres 5 befindet sich der Auslaufstutzen 22, an dem eine zweite Zwei-Kammer-Schleuse 23 luftdicht angeschlossen ist. Diese Schleuse 23 ist baugleich mit der Schleuse 3 am Einlaufstutzen 9.
    Der gekühlte Sand fällt in die linke Kammer 23.2 während die rechte Kammer 23.3 durch die untere Klappe 23.7 auf ein Förderband 24 entleert wird. Wird die Sonde 23.4 vom Sand erreicht, schliesst die untere Klappe 23.7, das Druckausgleichventil 26 öffnet für einige Sekunden und die Umschlagklappe 23.1 schwenkt nach links, so dass jetzt die rechte Kammer 23.3 gefüllt wird. Sodann öffnet zunächst das Druckausgleichventil 26.1 und sodann die untere Klappe 23.6, so dass der Sand auf das Förderband 24 fällt. Auch diese Schleuse arbeitet im ständige Wechsel vollautomatisch.
  • Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf die beschriebene Ausführung. Sie berücksichtigt u. a. auch eine Ausführung gem. Fig. 2, bei der 2 Misch- und Fördereinrichtungen vorgesehen sind. In der ersten Misch- und Fördereinrichtung 27 wird der heisse Sand befeuchtet und homogenisiert und gelangt so durch die Zwei-Kammer-Schleuse 3 in die zweite Misch- und Fördereinrichtung 28, die in der vorbeschriebenen Weise ständig unter Vacuum steht. Die Verdampfungswärme wird in der beschriebenen Weise dem Kondensator 15 zugeführt, das Kondenswasser im Kühler rückgekühlt und wiederverwendet.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren zeichnet sich aus durch
    • 1. bedarfsgerechte Befeuchtung
    • 2. intensives Homogenisieren des ungleichmässig erhitzten Sandes mit dem Wasser
    • 3. geringes Totvolumen der zu evacuierenden Räume
    • 4. geringen Energieverbruach
    • 5. geringen Platzbedarf
    • 6. gleichmässige Temperatur und Restfeuchte des gekühlten Sandes.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Kühlen und Homogenisieren von Giessereiformsand in einer kontinuierlich arbeitenden Misch- und Fördereinrichtung 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Misch- und Fördereinrichtung 4 ständig unter Vakuum gehalten wird.
  2. Verahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Ein- und Auslauf der Misch- und Fördereinrichtung 4 automatisch arbeitende Schleusen 3 bzw. 23 die Aufrechterhaltung des Unterdrucks gewährleisten, der von der Vacuumpumpe 16 erzeugt wird.
  3. Verfahren nach 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserzufuhr durch Temperatursonden 10 und Feuchtigkeitssonden 11 über einen Rechner geregelt wird und damit gleichmässige Temperatur- und Restfeuchte gewährleistet.
  4. Verfahren nach 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserdampf im Kondensator 15 wieder zu Wasser 17 kondensiert und dieses Wasser rückgekühlt und wieder zur Befeuchtung des Sandes verwendet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass 2 Misch- und Fördereinrichtungen im Einsatz sind, wobei die erste nur der Befeuchtung und Homogenisierung dient und eine zweite ständig unter Vacuum steht und aus der die Verdampfungswärme abgeführt wird.
  6. Vorrichtung zum Kühlen und Homogenisieren von Giessereiformsand in einer kontinuierlich arbeitenden Misch- und Fördereinrichtung 4, dadurch gekennzeichnet, dass 2 Zwei-Kammer-Schleusen 3 + 23 mit je 1 Umschaltklappe 3.1/23.1 und je 2 Auslaufklappen 3.6, 3.7 bzw. 23.6/23.7 vorgesehen sind.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Füllstandssonden 3.4/3.5 bzw. 23.4/23.5 vorgesehen sind.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Durckausgleichventile 25/25.1 und 26/26.1 vorgesehen sind.
EP96104557A 1995-04-04 1996-03-22 Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen und Homogenisieren von Giessereisand Expired - Lifetime EP0736349B1 (de)

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DE (2) DE19512593A1 (de)
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