EP0736349B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen und Homogenisieren von Giessereisand - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen und Homogenisieren von Giessereisand Download PDF

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EP0736349B1 EP96104557A EP96104557A EP0736349B1 EP 0736349 B1 EP0736349 B1 EP 0736349B1 EP 96104557 A EP96104557 A EP 96104557A EP 96104557 A EP96104557 A EP 96104557A EP 0736349 B1 EP0736349 B1 EP 0736349B1
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Ernst O. Dipl.-Ing. Kruse
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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

  • DE-A-3 006 552 describes a cooling device in which two containers 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 has two evacuation containers required and the vacuum in the rather large containers is continuously built up and broken down must become. The energy consumption and space requirements of such a system are therefore very high large.
  • DE-A-2 952 403 describes a molding sand mixer whose mixing space is evacuated during the mixing process, so that heat of vaporization is also removed here becomes.
  • the ratio of the evacuation volume to the amount of sand is also in this method very unfavorable; because here too the vacuum has to be built up and broken down with every mixing cycle become.
  • the normal mixing cycle must also be extended considerably, so that here too Energy and investment costs turn out unfavorable.
  • the hot sand 2 enters the conveyor belt 1 Lock 3.
  • An airtight, switching flap operated by a motor 3.1 directs the sand into the left lock chamber 3.2, which is also driven by a motor operated and airtight closing flap 3.6 is closed below. If the stuffing like that has risen so far that the probe 3.4 is reached, the flap 3.7 closes automatically. Now the pressure compensation valve 25.1 opens for a few seconds. Immediately afterwards, the Flap 3.1 automatically pivoted to the left, so that now the right chamber 3.3 is filled. After switching flap 3.1, the lower flap 3.6 is opened, see above that the sand from the chamber 3.2 in the mixing and conveying device 4 and thus in the evacuated room.
  • the mixing and cooling device 4 consists, for example, of a tubular one Housing 5, in the central axis of which rotates a shaft 7 driven by a motor 6, the is equipped with blades 8 inclined predominantly in the conveying direction.
  • the inlet nozzle 9 probes for detecting the temperature 10 and the residual moisture of the sand 11 are arranged. Temperature and residual moisture are evaluated in a computer, and its result is used to control the control valve 12 for the water supply 13.
  • the water vapor generated by the negative pressure is discharged through the suction nozzle 14 sucked into the condenser 15, which is constantly by a vacuum pump 16 on a Vacuum of 1300 to 2000 Pa (10 to 15 Torr) is maintained.
  • the condensed water 17 is partially returned to the condenser with 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 in each case, partly in circulation, partly with fresh water supply from the network.
  • 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 probe 23.4 from Sand reached, the lower flap 23.7 closes, the pressure compensation valve 26 opens for some Seconds, and the flap 23.1 swings to the left, so that now the right Chamber 23.3 is filled. Then the pressure compensation valve 26.1 opens first and then the lower flap 23.6 so that the sand falls onto the conveyor belt 24. This lock too works fully automatically in constant change.
  • FIG. 2 there are two mixing and conveying devices intended.
  • the hot sand is moistened in the first mixing and conveying device 27 and homogenized and thus passes through the two-chamber lock 3 in the second mixing and Conveyor 28, which is constantly under vacuum in the manner described above.
  • the Evaporation heat is supplied to the condenser 15 in the manner described above, the condensed water in the cooler is recooled and reused.
  • Fig. 2 have the same parts the same reference numerals as in FIG. 1.

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

Description

Bei der Herstellung von Teilen aus Gußeisen werden die Modelle der Gußteile unter hoher` Druck in Sandformen abgeformt, und in die gebildeten Hohlräume wird flüssiges Eisen gegossen. Nach dem Erstarren des Eisens werden die Gußteile der Form entnommen, und der Formsand wird aufbereitet und erneut zur Formherstellung verwendet. Durch die Berührung mit dem flüssigen Metall erhitzt sich der Formsand örtlich sehr stark, 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 vor Staub durchsetzt und muß in voluminösen Entstaubungsanlagen gereinigt werden. Hoher Platz- und Energiebedarf bei ungleichmäßiger Abkühlung ist der Nachteil dieses Verfahrens.
In der DE-A-3 006 552 wird eine Kühleinrichtung beschrieben, bei der zwei Behälter abwechselnd mit angefeuchtetem heißem Altsand befüllt und unter Vakuum gesetzt werden. Die Feuchtigkeit des Sandes verdampft und entzieht dem Sand die Verdampfungswärme. Nachteilig an diesem Verfahren ist die Tatsache, daß der intermittierende Betrieb zwei Evakuierbehälter erfordert und das Vakuum in den recht großen Behältern laufend auf- und abgebaut werden muß. Der Energieaufwand und Platzbedarf einer solchen Anlage sind deshalb sehr groß.
In der DE-A-2 952 403 wird ein Formsandmischer beschrieben, dessen Mischraum während des Mischvorganges evakuiert wird, so daß auch hier Verdampfungswärme abgeführt wird. Auch bei diesem Verfahren ist das Verhältnis von Evakuiervolumen zur Sandmenge sehr ungünstig; denn auch hier muß das Vakuum bei jedem Mischzyklus auf- und abgebaut werden. Der normale Mischzyklus muß zudem erheblich verlängert werden, so daß auch hier Energie- und Investitionskosten ungünstig ausfallen.
In Fig. 8 der DE-B-1 219 182 ist eine Vorrichtung zum Kühlen von Formsand in einen Gehäuse mit einer kontinuierlich arbeitenden Transportschraube gezeigt. In dieser wird der heiße Sand mit Wasser befeuchtet, und im Gehäuse wird ein Unterdruck mit Schleusen am Ein- und Auslauf des Gehäuses aufrechterhalten. "Giesserei" 79 (1992), Nr. 15, Seite 633, Bild 7 zeigt ein Anlageschema für Sandkühlung unter Vakuum, bei dem (bei 4.1) eine Feuchte- und Temperaturmessung staffindet.
Von der DE-B-1 219 182 ausgehend bestand die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kühlung und Homogenisierung von Gießereiformsand mit möglichst gleichbleibender Temperatur und Restfeuchte zu bekommen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem Verfahren nach Anspruch 1 und der Vorrichtung nach Anspruch 5 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen 2 bis 4 und 6 bis 10.
Erfindungsgemäß wird der heiße Sand 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 Vakuum. Das Wasser verdampft und entzieht dem Sand die Verdampfungswärme. Der Dampf wird abgesaugt und kondensiert. Das entstehende Wasser wird zweckmäßig rückgekühlt und wieder zur Befeuchtung des Sandes verwendet. Zur Aufrechterhaltung des Vakuums in der Misch- und Fördereinrichtung sind ihr Zweikammerschleusen vor- und nachgeschaltet. In der Zeichnung bedeuten
Fig. 1
eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung und
Fig. 2
eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung.
In der Vorrichtung nach Fig. 1 gelangt von einem Förderband 1 der heiße Sand 2 in die Schleuse 3. Eine luftdicht abschließende, durch einen Motor betriebene Umschaltklappe 3.1 leitet den Sand in die linke Schleusenkammer 3.2, die durch eine ebenfalls durch einen Motor betriebene und luftdicht schließende Klappe 3.6 unten geschlossen ist. Wenn die Füllung so weit angestiegen ist, daß die Sonde 3.4 erreicht ist, schließt die Klappe 3.7 automatisch. 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 Umschalten 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 evakuierten 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 oben beschriebenen, sich ständig wiederholenden automatischen Ablauf der Zweikammerschleuse gelangt der heiße Sand in die evakuierte Misch- und Fördereinrichtung 4, wobei in dieser das Vakuum ständig aufrechterhalten 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 Schaufeln 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 wird 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 Vakuumpumpe 16 auf einem Unterdruck von 1300 bis 2000 Pa (10 bis 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 Niveausonde 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 Zweikammerschleuse 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 Klappe23.7 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 dann die untere Klappe 23.6, so daß der Sand auf das Förderband 24 fällt. Auch diese Schleuse arbeitet in ständigem Wechsel vollautomatisch.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 sind zwei Misch- und Fördereinrichtungen vorgesehen. In der ersten Misch- und Fördereinrichtung 27 wird der heiße Sand befeuchtet und homogenisiert und gelangt so durch die Zweikammerschleuse 3 in die zweite Misch- und Fördereinrichtung 28, die in der oben beschriebenen Weise ständig unter Vakuum steht. Die Verdampfungswärme wird dem Kondensator 15 in der oben beschriebenen Weise zugeführt, das Kondenswasser im Kühler rückgekühlt und wiederverwendet. In Fig. 2 haben gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1.
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 evakuierenden Räume,
  • 4. geringen Energieverbrauch,
  • 5. geringen Platzbedarf und
  • 6. gleichmäßige Temperatur und Restfeuchte des gekühlten Sandes.

    • Claims (10)

    1. Verfahren zum Kühlen und Homogenisieren von Gießereiformsand in einem Gehäuse mit einer kontinuierlich arbeitenden Fördereinrichtung (4), bei dem der heiße Sand mit Wasser befeuchtet wird, im Gehäuse ständig ein Unterdruck gehalten wird und am Ein- und Auslauf des Gehäuses arbeitende Schleusen (3, 23) die Aufrechterhaltung des Unterdrucks, der von einer Vakuumpumpe (16) erzeugt wird, gewährleisten, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fördereinrichtung verwendet wird, die gleichzeitig als Mischer ausgebildet ist, und die Wasserzufuhr mittels wenigstens einer Temperatursonde (10) und wenigstens einer Feuchtigkeitssonde (11) im Einlaufbereich des Gehäuses über einen Rechner geregelt wird, um eine gleichmäßige Temperatur und Restfeuchte zu erhalten.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserdampf in einem Kondensator (15) wieder zu Wasser (17) kondensiert, dieses Wasser rückgekühlt und wieder zur Befeuchtung des Sandes verwendet wird.
    3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck in der Misch- und Fördereinrichtung (4) auf 1300 bis 2000 Pa (10 bis 15 Torr) gehalten wird.
    4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man zwei Gehäuse mit Misch- und Fördereinrichtungen verwendet, wobei der Sand in dem ersten Gehäuse befeuchtet und homogenisiert und in dem zweiten Gehäuse bei Unterdruck und unter Abführung der Verdampfungswärme gekühlt wird.
    5. Vorrichtung zum Kühlen und Homogenisieren von Gießereiformsand mit einem Gehäuse mit einer kontinuierlich arbeitenden Fördereinrichtung (4) und mit Schleusen (3, 23) am Ein- und Auslauf des Gehäuses, die die Aufrechterhaltung eines Unterdrucks gewährleisten, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung gleichzeitig als Mischer ausgebildet ist und eine Wasserzuführung (12, 13) vorgesehen ist, die mittels wenigstens einer Temperatursonde (10) und wenigstens einer Feuchtigkeitssonde (11) im Einlaufbereich des Gehäuses über einen Rechner regelbar ist.
    6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Misch- und Fördereinrichtung eine Welle mit überwiegend in Förderrichtung geneigten Schaufeln aufweist.
    7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Zweikammerschleusen (3, 23) mit je einer Umschaltklappe (3.1, 23.1) und je zwei Auslaufklappen (3.6, 3.7, 23.6, 23.7) vorgesehen sind.
    8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Schleusen (3, 23) Füllstandssonden (3.4, 3.5, 23.4, 23.5) zur Messung der Füllhöhe mit Sand vorgesehen sind.
    9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den Schleusen (3, 23) Druckausgleichventile (25, 25.1, 26, 26.1) vorgesehen sind.
    10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gehäuse mit Misch- und Fördereinrichtungen vorgesehen sind, wobei der Sand in dem ersten Gehäuse befeuchtet und homogenisiert und in dem zweiten Gehäuse bei Unterdruck und unter Abführung der Verdampfungswärme gekühlt wird.
    EP96104557A 1995-04-04 1996-03-22 Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen und Homogenisieren von Giessereisand Expired - Lifetime EP0736349B1 (de)

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