EP1419024A2 - Verfahren und vorrichtung zum entkernen wasserlöslicher giesskerne - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum entkernen wasserlöslicher giesskerne

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Publication number
EP1419024A2
EP1419024A2 EP02776941A EP02776941A EP1419024A2 EP 1419024 A2 EP1419024 A2 EP 1419024A2 EP 02776941 A EP02776941 A EP 02776941A EP 02776941 A EP02776941 A EP 02776941A EP 1419024 A2 EP1419024 A2 EP 1419024A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sand
water
coring
casting
castings
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02776941A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Helge HÄNSEL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Johann Grohmann & Co KG GmbH
Eichenauer Heizelemente GmbH and Co KG
Original Assignee
Meg Binder Technologien & Co KG GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Meg Binder Technologien & Co KG GmbH filed Critical Meg Binder Technologien & Co KG GmbH
Priority to EP02776941A priority Critical patent/EP1419024A2/de
Publication of EP1419024A2 publication Critical patent/EP1419024A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D29/00—Removing castings from moulds, not restricted to casting processes covered by a single main group; Removing cores; Handling ingots
    • B22D29/001—Removing cores
    • B22D29/006—Removing cores by abrasive, water or air blasting

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for coring water-soluble casting cores made of sand.
  • the cores are removed from the finished casting in conventional pressure-free aluminum casting processes such as cold box, arm box, croning and the like by cracking and subsequent shaking using vibration tables, tapping, blowing and other mechanical processes.
  • the castings are then sandblasted, the blasting material consists of iron balls or quartz globulite in order to remove the remaining adherent core material.
  • the binder systems used for mold and core production are mainly based on synthetic resins as binders for the sand used.
  • the majority of the organic binder components are harmful to health, which is why precautions are taken at the workplace to extract the chemicals (e.g. solvents or amines used as catalysts) must be taken. Washing solutions that occur when cleaning the exhaust air must be disposed of.
  • the old sand accumulating in large quantities during the coring either has to be disposed of at great expense or is regenerated by pyrolysis, which also results in exhaust air which is harmful to health, and the washing solution which is obtained must therefore also be disposed of at a high cost.
  • the invention is therefore based on the object of providing a method for coring water-soluble casting cores and, moreover, of providing a device by means of which this method can be carried out.
  • the object is achieved by a generic method in which the core sand is expelled from the castings by water jets.
  • the sand is expelled from the castings in a coring basin.
  • the castings having at least one casting core are introduced in advance into a water-filled solution tank to dissolve the casting core. After a further development of the process, the castings are moved by moving them in a water filled the sand removal basin.
  • the invention further provides a generic device, which is characterized by a water jet device for driving out the core sand from the castings.
  • the device according to the invention also has a coring basin for receiving the castings when the molding sand is driven out.
  • the device according to the invention preferably additionally has a water-filled solution tank for dissolving the molding sand in the castings.
  • the device also contains a water-filled sand removal basin for rinsing out the molding sand from the castings.
  • the casting is immersed in a water-filled solution tank beforehand in order to dissolve the casting core.
  • the loosened core is then expelled from the casting in a coring basin using water jets.
  • the residual sand remaining in parts of the casting mold that are difficult to access is then removed by moving the casting in a water-filled residual sanding basin.
  • the individual system parts which are required for the gradual coring of the cast part are connected to a transport system which has at least one conveyor belt in order to avoid unnecessary rearrangements of the cast parts.
  • the transport system provided for this purpose can consist of several individual conveyor belts. stand or be formed in a particularly advantageous embodiment as a single conveyor belt.
  • the casting is placed on a conveyor belt after casting, the conveyor belt conveys the casting into the solution tank, it passes through the solution tank on the conveyor belt, is lifted above the water level again, and transported to the coring station with water jet nozzles and after gutting to the immersion bath for the remaining sand removal.
  • the method provides that the transport belt or portions thereof are stopped at the respective processing stations or controlled in the transport speed to adapt to the respective requirements so as the residence time of the castings at the individual processing stations NEN ⁇ Kgs.
  • an extremely preferred embodiment provides that the untreated cast parts are placed on the conveyor belt by a manipulator.
  • the manipulator can e.g. act as a sensor-controlled gripper arm.
  • the casting core is dissolved in the water bath by absorbing water. Due to the water solubility of the binder, this dissolving can be achieved with pure water alone. It is conceivable but also to accelerate the dissolving by adding a surfactant to reduce Oberflä ⁇ chenencies and / or by addition of a deaerator that supports the expulsion of the remaining air in the mold core. Additionally or alternatively, acid can also be added.
  • the coring of the castings is carried out in individual processing, ie each casting is machined to exclude sand from a mold in an adjacent one. Due to the water solubility of the binder, the coring is carried out by water jets aimed specifically at the casting. The water outlet nozzles can be manipulated in all directions and the movement of the water can be adjusted in a program-controlled manner to the respective casting, whereby the coring of complicated castings can be ensured, since the water jets also reach inaccessible corners inside the casting.
  • movements of the water jet nozzles can be at least partially individually adapted to the castings under program control. This is particularly advantageous for small, hard-to-reach corners of the casting.
  • a further development provides that several water jet nozzles are combined into group-controlled nozzle arrangements (nozzle sticks), so that even larger areas can be cored efficiently.
  • the casting is arranged in a rotating cage.
  • the rotary cage has a number of rollers that are in the Unroll the essential circular tracks of the coring device.
  • a preferred embodiment provides water jet nozzles of different geometries or corresponding nozzle assemblies, it being possible for the water jet nozzles to be designed as flat jet nozzles, full jet nozzles and / or full cone nozzles.
  • the individual nozzle assemblies can be switched one after the other and can be active with a time delay.
  • a large-area gutting e.g. by means of flat jet nozzles, whereupon a downstream nozzle assembly which is designed specifically for the respective casting (full jet, full cone jet), the
  • the jet pressure can be adjusted accordingly.
  • the method further provides that the casting after the water jet coring by a manipulator from
  • Conveyor belt is taken and transferred to an immersion bath for residual sanding.
  • the gripping arm can in turn be a sensor-controlled gripping arm on the part of the device.
  • the old sand which is still contaminated with residues of the binder, collects on the bottom of the solution tank, the de-coring tank as well as the immersion bath for residual core removal.
  • This old sand can advantageously be cleared out of the various basins using a so-called sludge clearing device, as is known from sewage sludge technology.
  • the function of the sludge clearing device is also taken over by the conveyor belt or individual conveyor belts.
  • the corresponding conveyor belt has drivers on its surface.
  • the castings are then conveyed on the upper side of the conveyor belt (holding function of the carriers), on the underside, which is guided along the respective pool floor, the sand is conveyed by the carriers for discharge over the water surface.
  • Another embodiment alternatively allows sand discharge by spiral conveyors, suction scrapers, blade scrapers or the like.
  • a particularly preferred type of implementation provides for the used sand to be fed to a sand washing device.
  • the sand washing device can be designed as a basin with a fine-mesh, sand-impermeable intermediate floor, into which the old sand is introduced above the intermediate floor.
  • the sand washing device is filled with water.
  • the cleaning can be supported by blowing in compressed air below the intermediate floor - possibly in intervals - in order to achieve an efficient swirling of the sand.
  • the process also provides for the washed one
  • the waste water from the solution tank, the coring station, the immersion bath and the sand cleaning tank contains phosphates from the dissolved binder.
  • This phosphate-containing wastewater does not have to be disposed of expensively, but can be used again as a raw material in the chemical industry or fertilizer industry.
  • the waste water from the coring system is fed to an evaporation device, which converts the waste water into a concentrate. A significantly lower volume is thus achieved.
  • the resulting distillate can be fed back directly to the coring device.
  • a vapor compressor for example in the form of a bubble evaporator, a downflow evaporator or a forced circulation evaporator, or a low-temperature evaporator can be used for the evaporation.
  • At least splash water which arises at the coring device or water vapor which arises during the casting of hot castings is collected in a housing or is recovered by condensation.
  • the resulting water vapor is advantageously cooled by means of the distillate from the evaporation device, which is guided in cooling water hoses in the walls of the housing.
  • the distillate or the fresh or process water (aqueous salt solution) used is heated before being used again in the context of water jet technology, which leads to an accelerated dissolving of the binder bridges during coring, so that the entire process can be carried out more quickly ,
  • the invention has an optical recognition system for recognizing the cast part geometry.
  • detection can take place, for example, on the basis of shadowing of the casting when using suitable light sources, image recording devices (video, CCD) and image evaluation devices (microprocessor) and subsequently influence the gutting process in terms of control technology.
  • Figure 1 is a block diagram of a pilot plant as a device for performing the method according to the invention.
  • FIG. 2 shows a section through an embodiment of the device, which illustrates the transport route of the castings and the sequence of the individual work steps and the sand discharge;
  • FIG. 2b shows a top view and a sectional view of a first embodiment of the water jet coring device
  • FIG. 3 shows a top view and a sectional view of a further embodiment of the water jet coring device
  • FIG. 4 shows a top view and a sectional view of a further embodiment of the water jet coring device
  • Fig. 5 is a plan view of a water jet according to the invention ⁇ coring device with a manipu- lator to Guß inconveniencetkernung;
  • Fig. 6 is a sectional view of an embodiment of the water jet coring device with housing for heat and steam recovery; 7 shows a schematic illustration of the washing device for cleaning the old sand;
  • Fig. 9 is a schematic representation of the drying device.
  • FIGS. 2 to 5 shows in the form of a block diagram a specific exemplary embodiment of a device for coring castings and in particular for carrying out the method according to the invention.
  • the actual coring of the castings takes place in a coring device 1, which also includes a sludge clearing device 1.1, 1.2.
  • the coring device 1 is then shown in detail in FIGS. 2 to 5.
  • Lattice boxes 2.1, 2.2 are arranged in the immediate vicinity of a coring device 1 and are used to hold untreated 2.1 and treated cast parts 2.2. Furthermore, the device has a sand collecting container 3, which is likewise arranged in the vicinity of the coring device 1 and is located between this and a sand cleaning device 4.
  • the sand cleaning device 4 and the coring device 1 are connected to a distillate container 5 via lines. Further lines lead from the coring device 1 and the sand cleaning device 4 to a storage tank 6 for a downstream evaporation device 7 and from there to a concentrate container 8.
  • the evaporation device 7 is also connected to the distillate container 5.
  • the device Downstream of the sand cleaning device 4, the device has a sand bunker 9 and a drying device 10 for washed sand. This is followed by a core making shop 11.
  • the process is carried out as follows: Untreated cast parts are stored in the mesh box 2.1 and are fed to the coring device 1 by means of a manipulator 1.3, for example in the form of a gripping arm. After gutting, a second manipulator 1.4 places the treated castings in the other lattice box 2.2.
  • Used sand 12 and the polluted water 13 which are obtained during the coring are separately reprocessed.
  • the used sand 12 is transferred into the sand collecting container 3 by means of the sludge clearing device 1.1, 1.2 contained in the coring device 1 and from there reaches the sand cleaning device 4, which is shown in more detail in FIG. 7.
  • the cleaned sand is fed to the drying device 10 via the sand bunker 9. This can e.g. done by means of a screw conveyor.
  • the cleaned, dried and thus regenerated sand 14 is then available again in the core making shop 11.
  • the drying device 10 is shown in more detail in FIG. 9.
  • the wastewater 13 is fed to the evaporation unit 7 via the storage tank 6.
  • the latter is explained in more detail in FIG. 8.
  • the wastewater 13 is reduced to a concentrate 15, which is stored in the separate container 8 and can be used as a secondary raw material for the chemical industry.
  • the distillate 16 arrives in the container 5 provided for this purpose and is thus again available for the coring device 1 (especially for water baths 1.5, 1.6 and a water jet device 1.7) and for the sand washing device 4.
  • 2 shows the schematic structure of an embodiment of the coring device 1. It has three essential sub-devices, namely a water-filled solution tank 1.5, a water-filled residual sanding tank 1.6 and a coring tank 1.8, which are arranged in a row next to one another.
  • the solution tank 1.5 and the coring tank 1.8 are connected to a transport system for castings 1.9 to be cored, which in the embodiment shown consists of a sand-permeable conveyor belt 1.10 with drivers 1.11 for sand discharge on its surface.
  • the conveyor belt 1.10 starts on the side of the solution basin 1.5 facing away from the coring basin 1.8 above the water surface, leads over the bottom of the solution basin 1.5 and the coring basin 1.8 and back from there.
  • the drivers 1.11 of the conveyor belt 1.10 also take on the function of a holding device for the castings 1.9 during transport to the coring station.
  • the residual sanding basin 1.6 has its own sand-permeable conveyor belt 1.12, which is also permeable to the driver and which also begins above the water surface, is guided over the pool floor and returns from there to the starting point.
  • the coring device 1 shown further includes two manipulators 1.3, 1.4 in the form of gripping arms, which are arranged such that a first manipulator 1.3 is located at the beginning of the solution tank 1.5, so that it reaches the part of the conveyor belt 1.10 that runs above the water surface.
  • a second manipulator 1.4 is located at the end of the sand removal tank 1.6, so that it reaches both the sand removal tank 1.6 itself and the end of the first conveyor belt 1.10 in the tank 1.8.
  • the coring basin 1.8 has movable and program-controllable water jet nozzles 1.13, which in the embodiment shown example in the form of nozzle sticks 1.14 are arranged in groups.
  • the first manipulator 1.3 which is shown schematically here as a sensor-controlled gripping arm, places the cast parts 1.9 on the first conveyor belt 1.10, on which they are introduced into the water-filled solution tank 1.5 (solvent temperature from room temperature to approx. 80 ° C.). After sufficient dissolving time, which can be controlled by slowing down or accelerating the conveyor belt 1.10, the castings 1.9 enter the coring tank 1.8, in which they are cored by means of the movable and program-controlled water jet nozzles 1.13 above the water level at jet pressures of 2-6 bar.
  • the second manipulator 1.4 shown here in the form of a second gripper arm, lifts the castings 1.9 from the conveyor belt 1.10 and immerses them for residual sanding by moving them in a water-filled residual sanding basin 1.6. After the remaining sand has been removed, the castings 1.9 are removed from the residual sanding basin 1.6 by the manipulator 1.4 and deposited for further processing.
  • the discharge 12 of the sand accumulating on the bottoms of pools 1.5, 1.6, 1.8 is accomplished by the mud clearing function of the conveyor belts 1.10, 1.12.
  • the conveyor belts with their surfaces covered with drivers 1.11 are guided over the pool floors in such a way that the old sand 12 is lifted over the pool edge and is discharged in this way.
  • FIG. 2b shows a top view and a sectional view of further details of the water jet device in the coring basin 1.8.
  • For gutting the castings 1.9 are laterally movable water jet nozzles 1.13 are also arranged.
  • the speed of the conveyor belt 1.10, which is occupied by drivers 1.11, can be controlled in such a way that an optimal coring is achieved. The speed is to be determined empirically.
  • the coring basin 1.8 has a clamping device 1.15 as a holding device for the castings 1.9 during the coring phase, which is fixed to the outer wall of the basin 1.15a and contains one or more clamping cheeks 1.15b.
  • FIG. 3 and 4 each show a top view (left) and a sectional view (right) of further embodiments of the water jet coring device according to the invention.
  • the nozzle assemblies 1.14 are linear arrangements of a plurality of water jet nozzles 1.13, which are arranged laterally and above the cast parts 1.9 arranged on the conveyor belt 1.10 on a nozzle jet frame 1.16.
  • the nozzle jet frame 1.16 essentially has a U-shaped shape closed above the casting 1.9 and comprises connecting lines 1.17 for fresh water or process water (distillate 16 or aqueous salt solution with a concentration of up to 13%, preferably up to 8.5%, pH) 7-12), which is used to core the castings 1.9.
  • the arrangement of three nozzle assemblies 1.14 on each nozzle jet frame 1.16 is referred to as the nozzle jet set 1.18, 1.18 '.
  • the front nozzle jet set 1.18 in the direction of the conveyor belt movement has flat jet nozzles which form a first (large-area active) cleaning or coring stage.
  • the jet stream set 1.18 'downstream in the direction of the conveyor belt movement forms a second cleaning or coring stage and, for this purpose, has, for example, full jet and full cone nozzles with which a targeted small-scale coring of the cast parts 1.9 is possible.
  • the nozzle material is selected for its durability and chemical resistance. For example, nozzles made of polymer, brass or stainless steel are possible.
  • FIG. 4 shows, in a representation corresponding to FIG. 3, a further embodiment in which the nozzle stock 1.14 with the water jet nozzles 1.13 are arranged on mobile nozzle jet frames 1.18, 1.18 '.
  • the latter have wheels 1.20 in the lower region, ie at the ends 1.19 of their free legs, on which they can be displaced along the conveyor belt 1.10 with the cast parts 1.9 in the direction of the double arrows P 1 at an empirically determined speed.
  • a multistage gutting process for the cast parts 1.9 can be implemented analogously to the explanations relating to FIG. 3.
  • the cast parts 1.9 and / or the nozzle blocks 1.18, 1.18' can also be movable in the vertical direction (perpendicular to the plane of the conveyor belt 1.10).
  • a separate lifting device (not shown) is provided for this.
  • 4a and 4b show a development of the coring device according to the invention, which is designed for rotating the castings.
  • the coring device 1 has, in addition to the configurations of FIGS. 3 and 4, a rotating cage 1.15c which is essentially cuboid (FIG. 4b) and which is arranged inside the nozzle jet frame 1.16 by means of rollers 1.15d arranged at its corners in a manner parallel to one another circular tracks 1.15e, of which only one can be seen in FIGS. 4a, b, is rotatably guided.
  • the rotation cage 1.15c can be rotated about an axis A parallel to the plane of the conveyor belt 1.10, which is shown in FIG. 4b (there perpendicular to the sheet plane).
  • the cast part 1.0 to be removed is transported by means of the conveyor belt 1.10 in the direction of arrow P to the rotation cage 1.15c.
  • the rotation cage 1.15c With the help of, for example, light barriers (not shown), an exact positioning of the cast part 1.9 below the rotation cage 1.15c is determined.
  • the cast part 1.9 is lifted into the rotating cage 1.15c by means of a lifting device, not shown, and fixed there by means of the clamping device 1.15.
  • the rotation is implemented with parallel running rails 1.15e (two in the exemplary embodiment shown) and the rotating cage 1.15c located therein, which is connected to the running rails 1.15e via four rotatably mounted rollers 1.15d.
  • nozzle geometries used correspond to the core removal principles already presented above.
  • FIG. 5 shows a further principle of use of the water jet technology for coring castings using a manipulator.
  • another manipulator 1.21 is arranged in the area of the conveyor belt 1.10, which carries a nozzle jet head 1.23 at the distal end 1.22 of its arm, which in the exemplary embodiment shown has water jet nozzles 1.13 of different shapes, for example flat jet, full jet and full cone nozzles.
  • a stand device 1.24 for receiving the castings 1.9 is arranged on the conveyor belt 1.10 moved in the direction of the arrow P.
  • the shape of a plate 1.25 lying flat on the conveyor belt 1.10, which has a number of vertical supports 1.26 on its top, on which the cast parts 1.9 lie at a distance from the plate 1.25, so that they are accessible from all sides and thus can be removed from all sides is possible.
  • the coring of the cast parts 1.9 which are arranged on the conveyor belt 1.10 (the stand device 1.24) and move past the manipulator 1.21 in the direction of the arrow P, is carried out by point-controlled program-controlled movement of the cast parts 1.9 by the manipulator 1.21, the different water jet nozzles being used as required 1.13 are used on the manipulator's nozzle jet head.
  • the various movement possibilities of the manipulator 1.21 in all spatial directions are shown by the arrows in the upper part of FIG. 5.
  • the invention proposes, in the context of a preferred further development, a system for water and heat recovery in a water jet core removal system. This is shown in FIG. 6.
  • FIG. 6 shows a sectional view through an embodiment of the device with a mobile nozzle jet frame 1.18, which essentially corresponds to the sectional view of FIG. 4.
  • a casing 1.27 with a U-shaped cross section is provided around the coring device, which completely surrounds the coring device and at least for the most part is made of a good heat-conducting material, for example a metal.
  • Water hoses 1.28 are arranged inside the wall of the housing 1.27. These have a helical or meandering course and extend thus essentially into or out of the drawing plane.
  • the distillate 16 of the evaporation device 7 fresh water or a solution of water and salt (process water) is fed into the lines 1.28 by means of a feed line 1.29 and an outlet 1.30.
  • water vapor 13.2 forms within the housing 1.27, which condenses on the housing due to the temperature difference to the walls of the housing 1.27, which drastically reduces water loss during coring.
  • the condensate can then be fed to the coring basin 1.8 and further processed as described above.
  • the heated distillate 16 leaves the housing through the outlet 1.30 and is then used itself for the coring of castings 1.9, the binder bridges being dissolved more quickly due to the increased water temperature, so that the coring can be carried out more quickly.
  • the housing 1.27 with the water-carrying hoses 1.28 accordingly works according to the principle of a heat exchanger, through which part of the heat energy used in the casting process is recovered and used for accelerated coring of the castings.
  • FIG. 7 shows the sand washing device 4, with the aid of which the sand 12 obtained during the coring is cleaned of binder residues.
  • it includes a basin 4.1 which, at approximately 2/3 of its depth, has a fine-mesh, sand-impermeable intermediate plate arranged parallel to the basin floor 4.2. which has 4.3. Beneath the intermediate floor 4.3 there extends a compressed air line 4.4 running parallel to the pool floor 4.2 and measuring the largest part of the pool extension, which has openings 4.5 directed at regular intervals upwards, ie in the direction of the intermediate floor 4.3.
  • the pool 4.1 also has a feed line for fresh water 4.7 near the upper pool edge 4.6 and a drain 4.8 for dirty water 13 on the pool floor 4.2.
  • the used sand 12 is introduced into the washing device 4 above the fine-meshed and sand-impermeable intermediate floor 4.3, which is filled with fresh water.
  • the swirling of the sand 12 is carried out by compressed air, which is blown in below the intermediate floor 4.3 and can rise up through it.
  • the waste water 13 can be fed to the evaporation device 7 shown in FIG. 1 via the dirty water outlet 4.8 at the bottom of the sand washing device 4.
  • the evaporation device 7 has an evaporator 7.1 in the form of a tank-like container which contains a start-up heater 7.2.
  • the interior of the evaporator 7.1 is in contact with a condenser 7.3, which can be designed, for example, as a plate heat exchanger.
  • Evaporator 7.1 and condenser 7.3 are connected via a vapor compressor 7.4, ie a Roots vacuum pump.
  • the evaporation unit 7 has a heat exchanger in the form of a preheater / distillate cooler 7.5.
  • the preheater 7.5 contains a dirty water inlet 7.6 and is connected to the interior of the evaporator 7.1.
  • the distillate cooler 7.5 has an outlet 7.7 for the distillate 16 and is connected to the capacitor 7.3 connected.
  • At the bottom of the evaporator 7.1 there is an outlet 7.8 for the concentrated waste water in the sump 7.9.
  • the wastewater 13 to be evaporated is sucked through the preheater / distillate cooler 7.5 into the evaporator 7.1.
  • This is done by means of the vacuum pump designed as a vapor compressor 7.4, which ensures a negative pressure by sucking off the air initially present in the evaporator 7.1.
  • the incoming wastewater 13.1 is heated by means of the compressed, and thus heated, air passed through the condenser 7.3.
  • the heating 7.2 can be switched on at the beginning of the process until the wastewater 13.1 boils.
  • the rising water vapor 13.2 is drawn off by the compressor 7.4, brought to normal pressure and condensed in the condenser 7.3, the heat released being given off to the evaporator content 13.1.
  • the distillate 16 leaves the device via the preheater / distillate cooler 7.5, releasing part of its thermal energy to the inflowing waste water 13.
  • the concentrated waste water in the sump 7.9 can be discharged into a container (not shown) as soon as it has reached the desired final concentration. Then a new evaporation cycle begins.
  • FIG. 9 shows the drying device 10 for washed core material 12.1 in the special configuration as a fluid bed dryer.
  • the dryer housing 10.1 is a welded construction made of sheet steel and has a sand inlet funnel 10.2 and a height-adjustable sand outlet 10.3, the vertical position of which determines the layer height of the sand 12.1 in the drying device 10.
  • a nozzle base 10.5 is arranged parallel to the housing base 10.4, which is designed as a sheet metal plate with bores for screwed air nozzles (not shown).
  • a wind chamber 10.6 is located below the nozzle base 10.5.
  • the air nozzles are designed in such a way that air can be directed upwards from the wind chamber 10.6 through the nozzle floor 10.5, but no solids can get into the wind chamber 10.6 from above even when the wind is stopped.
  • the housing has in the area of the wind chamber 10.6
  • thermocouple 10.9 is provided for measuring the sand temperature.
  • the sand 12.1 to be dried is introduced into the housing 10.1 above the nozzle base 10.5. Air 10.8 heated to approximately 400 ° C. is blown into the wind chamber 10.6 and conducted into the sand bed 12.1 via the nozzle bottom 10.5.
  • the dryer air 10.8 flows through the sand bed 12.1 in such a way that it causes the individual sand particles to detach from the layer, but does not cause the sand to be transported pneumatically.
  • the sand particles are thus thoroughly mixed without being discharged from layer 12.1, which is also referred to as a fluidized bed or fluidized bed.
  • Via the contact surface between solid and gas, i.e. Sand 12.1 and dryer air 10.8 quickly release the heat content of the air to sand 12.1 so that the water evaporates.
  • the temperature sensor 10.9 monitors the sand temperature, the rise of which signals an insufficient sand input.
  • the dried sand 14 leaves the chamber 10.1 via the sand outlet 10.3.
  • nozzle material depending on the desired durability and chemical resistance (e.g. polymer, brass, stainless steel);

Landscapes

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  • Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)
  • Casting Devices For Molds (AREA)
  • Separation Of Solids By Using Liquids Or Pneumatic Power (AREA)

Abstract

Bei einem Verfahren zur Entkernung wasserlöslicher Giesskerne aus Sand erfolgt ein Anlösen der Giesskerne in einem wassergefüllten Lösungsbecken (l.5). Ein mit Mitnehmern (l.ll) zum Sandaustrag versehenes sanddurchlässiges Transportband (l.l0) befördert die Gussteille (l.9) in ein Entkernungsbecken (l.8), wo der Sand mittels Wasserstrahlen aus programmsteuerbaren beweglichen Wasserstrahldüsen (l.l3) ausgetrieben wird. Die Restentsandung erfolgt durch gezieltes Bewegen in einem wassergefüllten Restentsandungsbecken (1.6). Der in den Becken (l.5, 1.6, l.8) anfallende Altsand (12) wird ausgeräumt, in einer Sandwascheinrichtung gereinigt, getrocknet und zur erneuten Giesskernherstellung verwendet. Das anfallende Abwasser wird in einer Verdampfungseinrichtung konzentriert und als Sekundärrohstoff weiterverwendet. Das Destillat steht der Anlage erneut zur Verfügung.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Entkernen wasserlöslicher
Gießkerne
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entkernen wasserlöslicher Gießkerne aus Sand.
Die Entkernung der Gießkerne aus dem fertigen Gußteil erfolgt bei herkömmlichen drucklosen Aluminiumgußverfahren wie Cold-Box, arm-Box, Croning und dergleichen durch Anbrechen und anschließendem Rütteln mittels Vibrationstischen, Klopfen, Ausblasen und anderer mechanischer Verfah- ren. Anschließend werden die Gußteile noch sandgestrahlt, wobei das Strahlgut aus Eisenkügelchen oder Quarz-Globulit besteht, um das restliche, anhaftende Kernmaterial zu entfernen.
Die dafür verwendeten Bindersysteme zur Form- und Kernherstellung basieren vorwiegend auf Kunstharzen als Bindemittel für den eingesetzten Sand. Die organischen Bindemittelkomponenten sind in der Mehrzahl gesundheitsschädlich, weshalb am Arbeitsplatz Vorkehrungen zur Absaugung der verwen- deten Chemikalien (z. B. Lösemittel oder als Katalysatoren eingesetzte Amine) ergriffen werden müssen. Bei der Reinigung der Abluft anfallende Waschlösungen müssen entsorgt werden. Der in großen Mengen bei der Entkernung anfallende Altsand muß entweder teuer entsorgt werden oder wird durch Pyrolyse regeneriert, wobei auch hier eine gesundheitsschädliche Abluft entsteht, und die anfallende Waschlösung deshalb ebenfalls teuer entsorgt werden muß.
Aus der DE 195 49 469 ist ein wasserlöslicher Binder auf der Basis von Polyphosphat zur Herstellung von Gießkernen für drucklose Aluminiumgießverfahren bekannt, durch dessen Verwendung sich die o.a. Nachteile weitestgehend vermeiden lassen.
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Entkernung wasserlöslicher Gießkerne zu schaffen und darüber hinaus eine Vorrichtung bereitzustellen, mittels derer sich dieses Verfahren durchführen läßt.
Besonderes Augenmerk richtet sich dabei auf die mögliche Wiederverwendung des bei der Entkernung anfallenden Altsands und einer ebenso ökonomischen wie ökologischen Behandlung des anfallenden Abwassers.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein gattungsgemäßes Verfahren, bei dem der Kernsand durch Wasserstrahlen aus den Gußteilen ausgetrieben wird. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der Sand in einem Entkernungsbecken aus den Gußteilen ausgetrieben wird. Vorteilhafterweise werden die mindestens einen Gießkern aufweisenden Gußteile zum Anlösen des Gießkerns vorab in ein wassergefülltes Lösungsbecken eingebracht. Nach einer Weiterentwicklung des Verfah- rens werden die Gußteile durch Bewegen in einem wasserge- füllten Restentsandungsbecken restentsandet .
Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung weiter eine gattungsgemäße Vorrichtung vor, die gekennzeichnet ist durch eine Wasserstrahleinrichtung zum Austreiben des Kernsandes aus den Gußteilen.
Nach einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist diese weiterhin ein Entkernungsbecken zur Aufnahme der Gußteile beim Austreiben des Formsandes auf. Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zusätzlich ein wassergefülltes Lösungsbecken zum Anlösen des Formsandes in den Gußteilen auf. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung beinhaltet die Vorrichtung darüber hinaus ein wassergefülltes Restentsandungsbecken zum Ausspülen des Formsandes aus den Gußteilen.
Das Gußteil wird vorab in ein wassergefülltes Lösungsbecken eingetaucht, um den Gießkern anzulösen. Anschließend wird der angelöste Kern in einem Entkernungsbecken mittels Wasserstrahlen aus dem Gußteil ausgetrieben. Der in schwer zugänglichen Teilen der Gußform verbleibende Restsand wird dann durch gezieltes Bewegen des Gußteils in einem wassergefüllten Restentsandungsbecken entfernt.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorteilhaft, wenn die einzelnen Anlagenteile, die zur schrittweisen Entkernung des Gußteils erforderlich sind, mit einem Transportsystem verbunden sind, das mindestens ein Transportband aufweist, um unnötige Umlagerungen der Gußteile zu vermeiden.
Das zu diesem Zweck vorrichtungsgemäß vorgesehene Transportsystem kann aus mehreren einzelnen Transportbändern be- stehen oder in besonders vorteilhafter Ausführung als ein einziges Transportband ausgeformt sein.
In einer bevorzugten Durchführung des Verfahrens wird das Gußteil nach dem Gießen auf ein Transportband abgelegt, das Transportband befördert das Gußteil in das Lösungsbecken, es durchläuft das Lösungsbecken auf dem Transportband, wird auf diesem wieder über den Wasserspiegel gehoben, zur Ent- kernungsstation mit Wasserstrahldüsen transportiert und nach der Entkernung zum Tauchbad für die Restentsandung befördert.
Das Verfahren sieht vor, dass das Transportband oder Teile davon an den jeweiligen Bearbeitungsstationen angehalten oder in der Transportgeschwindigkeit gesteuert werden kön¬ nen, um so die Verweildauer der Gußteile an den einzelnen Bearbeitungsstationen den jeweiligen Anforderungen anpassen zu können.
Eine äußerst bevorzugte Ausführung sieht vor, dass die un- behandelten Gußteile durch einen Manipulator auf das Transportband gelegt werden. Vorrichtungsgemäß kann es sich bei dem Manipulator z.B. um einen sensorgesteuerten Greifarm handeln.
Im Lösungsbecken wird der Gießkern im Wasserbad durch Aufnahme von Wasser angelöst. Dieses Anlösen kann aufgrund der Wasserlöslichkeit des Binders allein schon durch reines Wasser erreicht werden. Denkbar ist aber auch, das Anlösen durch Zugabe eines Tensids zur Verringerung der Oberflä¬ chenspannung und/oder durch Zugabe eines Entlüfters, der die Austreibung der verbliebenen Luft im Gießkern unterstützt, zu beschleunigen. Zusätzlich oder alternativ kann auch Zugabe von Säure erfolgen. Die Entkernung der Gußteile erfolgt in Einzelbearbeitung, d.h. jedes Gußteil wird für sich bearbeitet, um den Sandeintrag von einer Gußform in eine benachbart angeordnete auszuschließen. Aufgrund der Wasserlöslichkeit des Binders erfolgt die Entkernung durch Wasserstrahlen, die gezielt auf das Gußteil gerichtet sind. Die Wasseraustrittsdüsen können dabei in allen Richtungen manipulierbar sein und können in ihrem Bewegungsablauf programmgesteuert dem je- weiligen Gußteil angepaßt werden, wodurch die Entkernung von komplizierten Gußteilen gewährleistet werden kann, da die Wasserstrahlen auch unzugängliche Ecken im Inneren des Gußteils erreichen.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass Bewegungen der Wasserstrahldüsen zumindest teilweise einzeln programmgesteuert an die Gußteile anpaßbar sind. Dies ist vor allem bei kleinen, schwer zugänglichen Ecken des Gußteils von Vorteil. Eine Weiterentwicklung sieht vor, dass mehrere Wasserstrahldüsen zu gruppenweise gesteuerten Düsenanordnungen (Düsenstöcke) zusammengefaßt sind, so dass sich auch größere Bereiche effizient entkernen lassen.
Um auch größere Gußteile in ihrer Gesamtheit zu entkernen, ist im Entkernungsbecken eine translatorische oder rotato- rische Relativbewegung zwischen Gußteil und Wasserstrahldüsen vorgesehen. Diese ergibt sich nach einer Weiterentwicklung der Erfindung dadurch, dass zumindest zeitweise das Gußteil gehalten ist und die Wasserstrahldüsen bewegt sind oder umgekehrt. Nach einer Weiterentwicklung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass das Gußteil in einem Rotationskäfig angeordnet ist. Vorzugsweise weist der Rotationskäfig eine Anzahl von Rollen auf, die auf im wesentlichen kreisförmigen Laufschienen der Entkernungsein- richtung abrollen.
Des weiteren sieht eine bevorzugte Ausführung Wasserstrahl - düsen unterschiedlicher Geometrie bzw. entsprechender Düsenstöcke vor, wobei die Wasserstrahldüsen als Flachstrahldüsen, Vollstrahldüsen und/oder Vollkegeldüsen ausgebildet sein können. Die einzelnen Düsenstöcke können nacheinander geschaltet und zeitversetzt aktiv sein. Jedoch ist auch möglich, unterschiedliche Düsenstöcke (Düsengeometrien) gleichzeitig zu aktivieren. Mittels einer derartigen Konfiguration kann zunächst eine großflächige Entkernung, z.B. durch Flachstrahldüsen erfolgen, woraufhin ein nachgeschalteter Düsenstock, der spezifisch nach dem jeweiligen Guß- teil ausgebildet ist (Vollstrahl, Vollkegelstrahl), die
Feinentkernung übernimmt. Der Strahldruck kann entsprechend angepaßt werden.
Das Verfahren sieht weiterhin vor, dass das Gußteil nach der Wasserstrahl -Entkernung durch einen Manipulator vom
Transportband genommen und in ein Tauchbad zur Restentsandung überführt wird. Bei dem Greifarm kann es sich seitens der Vorrichtung wiederum um einen sensorgesteuerten Greif - arm handeln.
Gerade bei komplizierten Gußformen ist es nicht auszuschließen, dass sich loser Sand in unzugänglichen Bereichen abgesetzt hat. Dieser wird nun durch gezielte Bewegungen des Gußteils im Tauchbad herausgewaschen und sinkt aufgrund der Schwerkraft auf den Boden des Tauchbadbehälters. Die ausgeführten Bewegungen des Gußteils erfolgen programmgesteuert in horizontaler, vertikaler und axialer Richtung je nach Anforderungen des jeweiligen Gußteils mit Hilfe des Manipulators bzw. des Greifarms. Anschließend wird das Guß- teil aus dem Tauchbad herausgehoben und auf einer Entnahme- Station abgelegt. Dies geschieht wiederum durch den Greif - arm im gleichen Arbeitsgang.
Sowohl auf dem Grund des Lösungsbeckens, des Entkernungs- beckens als auch des Tauchbades zur Restentkernung sammelt sich der Altsand, der noch mit Resten des Binders behaftet ist. Dieser Altsand kann vorteilhaft mit einer sogenannten Schlammräumeinrichtung, wie sie aus der Klärschlammtechnik bekannt ist, aus den verschiedenen Becken ausgeräumt wer- den.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird die Funktion der Schlammräumeinrichtung von dem Transportband bzw. einzelnen Transportbändern mit übernommen. In diesem Fall weist das entsprechende Transportband an seiner Oberfläche Mitnehmer auf. Auf der Oberseite des Transportbandes werden dann die Gußteile befördert (Haltefunktion der Mitnehmer) , auf der Unterseite, die entlang des jeweiligen Beckenbodens geführt ist, wird der Sand durch die Mitnehmer zum Austrag über die Wasseroberfläche gefördert. Im Zuge dieser Verfahrensdurchführung ist es vorteilhaft, die entsprechenden Teile des Transportsystems als sanddurchlässige Transportbänder zu gestalten, um so die Ablagerung des Sandes am Boden der Becken zu ermöglichen.
Im Falle eines Transportsystems mit nur einem Transportband läßt sich so ein gemeinsamer Sandaustrag für die gesamte Entkernungsrichtung realisieren.
Eine andere Ausgestaltung erlaubt alternativ einen Sandaustrag durch Spiralförderer, Saugräumer, Schildräumer oder dergleichen. Im Zuge der Aufgabenstellung sieht eine besonders bevorzugte Art der Durchführung vor, den ausgetragenen Altsand einer Sandwascheinrichtung zuzuführen.
Die Sandwascheinrichtung kann als ein Becken mit feinmaschigem sandundurchlässigem Zwischenboden gestaltet sein, in das der Altsand oberhalb des Zwischenbodens eingetragen wird. Die Sandwascheinrichtung ist dabei mit Wasser gefüllt.
Die Reinigung kann durch das Einblasen von Druckluft unterhalb des Zwischenbodens - eventuell im Intervallbetrieb - unterstützt werden, um so eine effiziente Verwirbelung des Sandes zu erreichen.
Das Verfahren sieht darüber hinaus vor, den gewaschenen
:iner Trocknungseinrichtung zuzuführen. Diese kann da- >rrichtungsgemäß als Band- oder Durchlauftrockner aus- let sein. Denkbar ist jedoch auch eine Kammertrock- y, da hier eine effektivere und energiesparendere Trocknung möglich ist.
sehen, den gereinigten getrockneten Sand zur Stellung von Gießkernen zu verwenden.
Das Abwasser aus dem Lösungsbecken, der Entkernungsstation, dem Tauchbad und dem Sandreinigungsbecken enthält Phosphate aus dem gelösten Binder. Dieses phosphathaltige Abwasser muß nicht teuer entsorgt werden, sondern kann als Rohstoff in der chemischen Industrie oder Düngemittelindustrie wieder Verwendung finden. Um die Transport- und Lagerkosten gering zu halten, wird das Abwasser aus der Entkernungsan- lage einer Verdampfungseinrichtung zugeführt, die das Abwasser in ein Konzentrat überführt. Damit wird ein deutlich geringeres Volumen erreicht. Das dabei anfallende Destillat kann der Entkernungseinrichtung direkt wieder zugeführt werden. Zur Verdampfung kann beispielsweise ein Brüdenver- dichter, z.B. in Form eines Blasenverdampfers, eines Fallstromverdampfers oder eines Zwangsumlaufverdampfers, oder ein Niedrigtemperaturverdampfer eingesetzt werden.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens an der Entkernungseinrichtung entstehendes Spritzwasser bzw. beim Entkernen noch heißer Guß- teile entstehender Wasserdampf in einer Einhausung aufgefangen bzw. durch Kondensation zurückgewonnen wird. Zur Wasserdampfrückgewinnung wird dabei vorteilhafterweise der entstehende Wasserdampf mittels des Destillats aus der Verdampfungseinrichtung gekühlt, das in Kühlwasserschläuchen in Wandungen der Einhausung geführt ist. Auf diese Weise wird zudem das Destillat bzw. das eingsetzte Frisch- oder Prozeßwasser (wäßrige Salzlösung) vor der erneuten Verwendung im Rahmen der Wasserstrahltechnologie erwärmt, was beim Entkernen zu einem beschleunigten Anlösen der Binder- brücken führt, so dass der gesamte Prozeß schneller durchführbar ist.
Nach einer Weiterentwicklung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass diese ein optisches ErkennungsSystem zur Erken- nung der Gußteilgeometrie aufweist. Eine solche Erkennung kann beispielsweise aufgrund einer Schattenbildung des Guß- teils bei Verwendung geeigneter Lichtquellen, Bildaufnahmeeinrichtungen (Video, CCD) und Bildauswerteeinrichtungen (Mikroprozessor) erfolgen und anschließend den Entkernungs- Vorgang steuerungstechnisch beeinflussen.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der Beschreibung der nachfolgenden Figuren, die Ausführungsbeispiele der Erfindung im einzel- nen darstellen. Es zeigt: Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Pilotanlage als Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2 einen Schnitt durch eine Ausgestaltung der Vorrichtung, der den Transportweg der Gußteile und die Abfolge der einzelnen Arbeitsschritte und des Sandaustrags verdeutlicht;
Fig. 2b eine Aufsicht und eine Schnittansicht einer ersten Ausführung der Wasserstrahl -Entkernungseinrichtung;
Fig. 3 eine Aufsicht und eine Schnittansicht einer weiteren Ausführung der Wasserstrahl-Entkernungseinrichtung;
Fig. 4 eine Aufsicht und eine Schnittansicht einer wei- teren Ausführung der Wasserstrahl - Entkernungseinrichtung;
Fig. 4a, b eine Seitenansicht bzw. eine Vorderansicht einer weiteren Ausführung der Wasserstrahl -Entkern- ungseinrichtung zum rotarischen Bewegen der Guß- teile;
Fig. 5 eine Aufsicht einer erfindungsgemäßen Wasser¬ strahl- Entkernungseinrichtung mit einem Manipu- lator zur Gußteilentkernung;
Fig. 6 eine Schnittansicht einer Ausführung der Wasserstrahl -Entkernungseinrichtung mit Einhausung zur Wärme- und Wasserdampfrückgewinnung; Fig. 7 eine schematische Darstellung der Wascheinrichtung zum Reinigen des Altsandes;
Fig. 8 ein Fließbild der Verdampfungseinrichtung;
Fig. 9 eine schematische Darstellung der Trocknungseinrichtung.
Die Fig. 1 zeigt in Form eines Blockschaltbilds ein konkre- tes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Entkernen von Gußteilen und insbesondere zur Durchführung des erfindungs- gemäßen Verfahrens. Die eigentliche Entkernung der Gußteile erfolgt in einer Entkernungseinrichtung 1, die auch eine Schlammräumeinrichtung 1.1, 1.2 beinhaltet. Die Entker- nungseinrichtung 1 wird anschließend in Fig. 2 bis 5 detailliert dargestellt.
In unmittelbarer Nachbarschaft zu einer Entkernungseinrichtung 1 sind Gitterboxen 2.1, 2.2 angeordnet, die der Auf- nähme unbehandelter 2.1 und behandelter Gußteile 2.2 dienen. Des weiteren weist die Vorrichtung einen Sandauffang- container 3 auf, der ebenfalls in der Nähe der Entkernungseinrichtung 1 angeordnet ist und sich zwischen dieser und einer Sandreinigungseinrichtung 4 befindet. Die Sandreini- gungseinrichtung 4 und die Entkernungseinrichtung 1 sind über Leitungen mit einem Destillatbehälter 5 verbunden. Weitere Leitungen führen von der Entkernungseinrichtung 1 und der Sandreinigungseinrichtung 4 zu einem Vorlagetank 6 für eine nachgeschaltete Verdampfungseinrichtung 7 und von dort zu einem Konzentratbehälter 8. Die Verdampfungseinrichtung 7 ist außerdem mit dem Destillatbehälter 5 verbunden. Nachgeschaltet zur Sandreinigungseinrichtung 4 weist die Vorrichtung einen Sandbunker 9 und eine Trocknungseinrichtung 10 für gewaschenen Sand auf. An diese schließt sich eine Kernmacherei 11 an. Die Verfahrensdurchführung geschieht wie folgt: Unbehandel - te Gußteile lagern in der Gitterbox 2.1 und werden der Entkernungseinrichtung 1 mittels eines Manipulators 1.3, z.B. in Form eines Greifarms, zugeführt. Nach erfolgter Entkernung legt ein zweiter Manipulator 1.4 die behandelten Gußteile in der anderen Gitterbox 2.2 ab.
Bei der Entkernung anfallender Altsand 12 und das ver- schmutzte Wasser 13 werden getrennt wieder aufbereitet. Der Altsand 12 wird mittels der in der Entkernungseinrichtung 1 enthaltenen Schlammräumeinrichtung 1.1, 1.2 in den Sandauf - fangcontainer 3 überführt und gelangt von dort in die Sand- reinigungseinrichtung 4, die in Fig. 7 näher dargestellt ist.
Der gereinigte Sand wird über den Sandbunker 9 der Trocknungseinrichtung 10 zugeführt. Dies kann z.B. mittels einer Transportschnecke geschehen. Der gereinigte, getrocknete und somit regenerierte Sand 14 steht anschließend in der Kernmacherei 11 erneut zur Verfügung. Die Trocknungseinrichtung 10 ist in Fig. 9 näher dargestellt.
Das Abwasser 13 wird über den Vorlagetank 6 der Verdamp- fungseinheit 7 zugeführt. Letztere ist in Fig. 8 näher erläutert. Dort wird das Abwasser 13 zu einem Konzentrat 15 reduziert, das in dem gesonderten Behälter 8 gelagert wird und als Sekundärrohrstoff für die chemische Industrie weitere Verwendung finden kann. Das Destillat 16 gelangt in den dafür vorgesehenen Behälter 5 und steht somit für die Entkernungseinrichtung 1 (speziell für dort enthaltene Wasserbäder 1.5, 1.6 und eine Wasserstrahleinrichtung 1.7) und für die Sandwascheinrichtung 4 erneut zur Verfügung. Den schematischen Aufbau einer Ausführung der Entkernungseinrichtung 1 zeigt die Fig. 2. Sie weist drei wesentliche Teileinrichtungen auf, nämlich ein wassergefülltes Lösungs- becken 1.5, ein wassergefülltes Restentsandungsbecken 1.6 und ein Entkernungsbecken 1.8, die in einer Reihe nebeneinander angeordnet sind. Das Lösungsbecken 1.5 und das Entkernungsbecken 1.8 sind mit einem Transportsystem für zu entkernende Gußteile 1.9 verbunden, das in der gezeigten Ausgestaltung aus einem sanddurchlässigen Transportband 1.10 mit Mitnehmern 1.11 für Sandaustrag auf seiner Oberfläche besteht. Das Transportband 1.10 beginnt auf der dem Entkernungsbecken 1.8 abgewandten Seite des Lösungsbeckens 1.5 oberhalb der Wasseroberfläche, führt über den Boden des Lösungsbeckens 1.5 und des Entkernungsbeckens 1.8 und von dort zurück. Die Mitnehmer 1.11 des Transportbandes 1.10 übernehmen dabei zusätzlich zu der Räumerfunktion des ausgewaschenen Sandes 12 auch die Funktion einer Haltevorrichtung der Gußteile 1.9 während des Transportes zur Entker- nungsstation. Das Restentsandungsbecken 1.6 weist ein eige- nes sanddurchlässiges mitnehmerbesetztes Transportband 1.12 auf, das ebenfalls oberhalb der Wasseroberfläche beginnt, über den Beckenboden geführt wird und von dort zum Ausgangspunkt zurückkehrt. Die gezeigte Entkernungseinrichtung 1 beinhaltet weiterhin zwei Manipulatoren 1.3, 1.4 in Form von Greifarmen, die so angeordnet sind, dass sich ein erster Manipulator 1.3 am Anfang des Lösungsbeckens 1.5 befindet, so dass er den Teil des Transportbandes 1.10 erreicht, der oberhalb der Wasseroberfläche verläuft. Ein zweiter Manipulator 1.4 befindet sich am Ende des Restent- sandungsbeckens 1.6, so dass er sowohl das Restentsandungsbecken 1.6 selbst als auch das Ende des ersten Transportbandes 1.10 im Entkernungsbecken 1.8 erreicht. Das Entkernungsbecken 1.8 weist bewegliche und programmsteuerbare Wasserstrahldüsen 1.13 auf, die beim gezeigten Ausführungs- beispiel in Form von Düsenstöcken 1.14 gruppenweise angeordnet sind.
Der erste Manipulator 1.3, der hier schematisch als sensor- gesteuerter Greifarm dargestellt ist, setzt die Gußteile 1.9 auf dem ersten Transportband 1.10 ab, auf dem sie in das wassergefüllte Lösungsbecken 1.5 eingebracht werden (Lösungsmitteltemperatur von Raumtemperatur bis ca. 80 °C ) . Nach ausreichender Anlösezeit, die durch ein Verlangsamen oder Beschleunigen des Transportbandes 1.10 steuerbar ist, gelangen die Gußteile 1.9 in das Entkernungsbecken 1.8, worin sie mittels der beweglichen und programmsteuerbaren Wasserstrahldüsen 1.13 oberhalb des Wasserspiegels bei Strahldrücken von 2-6 bar entkernt werden.
Anschließend hebt der zweite Manipulator 1.4, hier gezeigt in Form eines zweiten Greifarms, die Gußteile 1.9 vom Transportband 1.10 und taucht sie zur Restentsandung durch gezieltes Bewegen in ein wassergefülltes Restentsandungs- becken 1.6. Nach erfolgter Restentsandung werden die Gußteile 1.9 durch den Manipulator 1.4 aus den Restentsandungsbecken 1.6 entnommen und zur Weiterbearbeitung abgelegt.
Der Austrag 12 des sich auf den Böden der Becken 1.5, 1.6, 1.8 ansammelnden Sandes wird durch die Schlammräumfunktion der Transportbänder 1.10, 1.12 bewerkstelligt. Die Transportbänder werden mit ihren mit Mitnehmern 1.11 besetzten Oberflächen so über die Beckenböden geführt, dass der Alt- sand 12 über den Beckenrand gehoben und auf diese Weise ausgetragen wird.
Die Fig. 2b zeigt in einer Aufsicht und einer Schnittansicht weitere Einzelheiten der Wasserstrahleinrichtung im Entkernungsbecken 1.8. Zur Entkernung der Gußteile 1.9 sind auch lateral bewegliche Wasserstrahldüsen 1.13 angeordnet. Das mit Mitnehmern 1.11 besetzte Transportband 1.10 kann in seiner Geschwindigkeit so gesteuert werden, dass eine optimale Entkernung erreicht wird. Die Geschwindigkeit ist em- pirisch zu ermitteln.
Darüber hinaus weist das Entkernungsbecken 1.8 eine Spannvorrichtung 1.15 als Halteeinrichtung für die Gußteile 1.9 während der Entkernungsphase auf, die an der Außenwand des Beckens fixiert ist 1.15a und eine oder mehrere Spannwangen 1.15b beinhaltet.
Die Fig. 3 und 4 zeigen jeweils in einer Aufsicht (links) und einer Schnittansicht (rechts) weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Wasserstrahl -Entkernungseinrichtung.
Die Fig. 3 erläutert ein Einsatzprinzip für Wasserstrahl - technik zum Entkernen von Gußteilen 1.9 mit mobilem Gußteil 1.9 auf einem Transportband 1.10 und fixierten Anordnungen von Wasserstrahldüsen 1.13 (Düsenstöcke 1.14). Die Düsenstöcke 1.14 sind lineare Anordnungen aus einer Mehrzahl von Wasserstrahldüsen 1.13, die seitlich und oberhalb der auf dem Transportband 1.10 angeordneten Gußteile 1.9 an einem Düsenstrahlrahmen 1.16 angeordnet sind. Der Düsenstrahlrah- men 1.16 besitzt im wesentlichen eine oberhalb des Gußteils 1.9 geschlossene U-förmige Gestalt und umfaßt Verbindungs- leitungen 1.17 für Frischwasser oder Prozeßwasser (Destillat 16 bzw. wäßrige Salzlösung mit einer Konzentration bis 13%, vorzugsweise bis 8,5%, pH 7-12), das zum Ent- kernen der Gußteile 1.9 verwendet wird.
Die Anordnung von jeweils drei Düsenstöcken 1.14 an einem Düsenstrahlrahmen 1.16 wird als Düsenstrahlsatz 1.18, 1.18' bezeichnet. Im linken Teil der Fig. 3 ist gezeigt, dass ei- ne Mehrzahl solcher Dusenstrahlsatze 1.18, 1.18' längs des in Richtung der Doppelpfeile P beweglichen Transportbandes 1.10 angeordnet sein können, wobei die Düsenstöcke 1.14 des jeweiligen Düsenstrahlsatzes 1.18, 1.18' unterschiedliche Düsenarten aufweisen. So weist der in Richtung der Trans - portbandbewegung vordere Düsenstrahlsatz 1.18 beispielsweise Flachstrahldüsen auf, die eine erste (großflächig aktive) Reinigungs- bzw. Entkernungsstufe bilden. Der in Richtung der Transportbandbewegung nachgeschaltete Düsenstrahlsatz 1.18' bildet eine zweite Reinigungs- bzw. Entkernungs- stufe und weist hierzu beispielsweise Vollstrahl- und Voll- kegeldüsen auf, mit denen eine gezielte kleinskalige Entkernung der Gußteile 1.9 möglich ist. Das Düsenmaterial wird aufgrund der angestrebten Haltbarkeit und chemischen Beständigkeit ausgewählt. Möglich sind z.B. Düsen aus Poly- mer, Messing oder Edelstahl.
Die Fig. 4 zeigt in einer der Fig. 3 entsprechenden Darstellung eine weitere Ausführungsform, bei der die Düsen- stocke 1.14 mit den Wasserstrahldüsen 1.13 auf mobilen Dü- senstrahlrahmen 1.18, 1.18' angeordnet sind. Letztere weisen zu diesem Zweck im unteren Bereich, d.h. an den Enden 1.19 ihrer freien Schenkel Räder 1.20 auf, auf denen sie entlang des Transportbandes 1.10 mit den Gußteilen 1.9 in Richtung der Doppelpfeile P1 mit empirisch festzulegender Geschwindigkeit verschiebbar sind. Diese Weise läßt sich analog zu den Ausführungen betreffend die Fig. 3 ein mehrstufiger Entkernungsprozeß für die Gußteile 1.9 realisieren.
Zusätzlich oder alternativ zu den durch die Doppelpfeile P, P' dargestellten horizontalen Bewegungen der Fig. 3, 4 können die Gußteile 1.9 und/oder die Düsenstöcke 1.18, 1.18' auch in vertikaler Richtung (senkrecht zur Ebene des Transportbands 1.10) bewegbar sein. Für die Gußteile 1.9 ist hierfür eine gesonderte Hebeinrichtung (nicht gezeigt) vorgesehen.
Die Fig. 4a und 4b zeigen eine Weiterbildung der erfin- dungsgemäßen Entkernungseinrichtung, die zum rotatorischen Bewegen der Gußteile ausgebildet ist.
Dazu weist die Entkernungseinrichtung 1 zusätzlich zu den Ausgestaltungen der Fig. 3 und 4 einen Rotationskäfig 1.15c auf, der im wesentlichen quaderförmig (Fig. 4b) ausgebildet ist und der innerhalb des Düsenstrahlrahmens 1.16 mittels an seinen Ecken angeordneter Rollen 1.15d auf zueinander parallel angeordneten kreisförmigen Laufschienen 1.15e, von denen in Fig. 4a,b nur eine zu erkennen ist, drehbar ge- führt ist. Der Rotationskäfig 1.15c ist dabei beim gezeigten Ausführungsbeispiel um eine zur Ebene des Transportbands 1.10 parallele Achse A drehbar, die in Fig. 4b gezeigt ist (dort senkrecht zur Blattebene) .
Der Entkernungsprozess durch Rotationsbewegung des Gußteils läuft folgendermaßen ab:
Zunächst wird das zu entkernende Gußteil 1.0 mittels des Transportbandes 1.10 in Richtung des Pfeils P zum Rotati - onskäfig 1.15c transportiert. Mit Hilfe beispielsweise von Lichtschranken (nicht gezeigt) wird eine exakte Positionierung des Gußteils 1.9 unterhalb des Rotationskäfig 1.15c ermittelt. Anschließend wird mittels einer nicht gezeigten Hebevorrichtung das Gußteil 1.9 in den Rotationskäfig 1.15c gehoben und dort mittel der Spannvorrichtung 1.15 fixiert.
Danach wird eine Rotation des Gußteils 1.9 und zugleich die Entkernung mittels der Wasserstrahldüsen 1.13 eingeleitet. Die Geschwindigkeit der Rotation muss der Entkernung ange- passt sein. Die Rotationsbewegung kann im Uhrzeigersinn und Gegenuhrzeigersinn ausgeführt werden. Durch eine derartige Rotation des Gußteils 1.9 können sämtliche Flächen des Guß- teils 1.9 mittels Wasserstrahlen erreicht werden. Zusätzlich lassen sich Hinterschneidungen im Gußteil 1.9 leichter erreichen und durch die Drehbewegung von 360° erheblich effektiver ausschlämmen.
Die Rotation wird mit parallel verlaufenden Laufschienen 1.15e (zwei beim gezeigten Ausführungsbeispiel) und dem darin befindlichen Rotationskäfig 1.15c, der über vier drehbar gelagerte Rollen 1.15d mit den Laufschienen 1.15e verbunden ist, realisiert.
Dieses Prinzip der Entkernung läßt sich mit einer weiter unten anhand der Fig. 6 beschriebenen Einhausung zur Wärme- und Wasserdampfrückgewinnung kombinieren, was hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt ist. Die Anordnung der Düsenstöcke 1.13 (Anordnung vertikal oder horizontal) zum Gußteil muss empirisch ermittelt werden.
Die eingesetzten Düsengeometrien entsprechen den bereits oben vorgestellten Entkernungsprinzipien.
Die Fig. 5 zeigt ein weiteres Einsatzprinzip der Wasser- Strahltechnik zum Entkernen von Gießteilen unter Einsatz eines Manipulators.
Zu diesem Zweck ist im Bereich des Transportbandes 1.10 ein weiterer Manipulator 1.21 angeordnet, der am distalen Ende 1.22 seines Armes einen Düsenstrahlkopf 1.23 trägt, der im gezeigten Ausführungsbeispiel Wasserstrahldüsen 1.13 unterschiedlicher Form, z.B. Flachstrahl-, Vollstrahl- und Vollkegeldüsen aufweist. Auf dem in Richtung des Pfeils P bewegten Transportband 1.10 ist eine Ständereinrichtung 1.24 zur Aufnahme der Gußteile 1.9 angeordnet. Diese hat im we- sentlichen die Form einer flach auf dem Transportband 1.10 aufliegenden Platte 1.25, die an ihrer Oberseite eine Anzahl vertikaler Stützen 1.26 aufweist, auf denen die Gußteile 1.9 in einem Abstand zur Platte 1.25 aufliegen, so dass sie rundherum zugänglich sind und damit eine Entkernung von allen Seiten möglich ist.
Das Entkernen der Gußteile 1.9, die auf dem Transportband 1.10 (der Ständereinrichtung 1.24) angeordnet sind und sich in Richtung des Pfeils P am Manipulator 1.21 vorbeibewegen, erfolgt durch punktförmiges programmgesteuertes Abfahren der Gußteile 1.9 durch den Manipulator 1.21, wobei je nach Bedarf die unterschiedlichen Wasserstrahldüsen 1.13 am Dü- senstrahlkopf des Manipulators eingesetzt werden. Die ver- schiedenen Bewegungsmöglichkeiten des Manipulators 1.21 in allen Raumrichtungen sind durch die Pfeile im oberen Teil der Fig. 5 dargestellt.
Um den Wasserverlust beim Entkernen heißer Gußteile beim Einsatz der vorstehend beschriebenen Wasserstrahltechnik zu reduzieren, schlägt die Erfindung im Rahmen einer bevorzugten Weiterentwicklung ein System zur Wasser- und Wärmerückgewinnung bei einer Wasserstrahl -Entkernungsanlage vor. Dies ist in der Fig. 6 dargestellt.
Die Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht durch eine Ausführung der Vorrichtung mit einem mobilen Düsenstrahlrahmen 1.18, die im wesentlichen der Schnittansicht der Fig. 4 entspricht. Um die Entkernungseinrichtung herum ist eine Ein- hausung 1.27 mit U-förmigem Querschnitt vorgesehen, die die Entkernungseinrichtung vollständig umgibt und zumindest größtenteils aus einem gut wärmeleitenden Material, z.B. einem Metall steht. Im Inneren der Wandung der Einhausung 1.27 sind Wasserschläuche 1.28 angeordnet. Diese haben ei- nen wendel- bzw. mäanderartigen Verlauf und erstrecken sich so im wesentlichen in die Zeichenebene hinein bzw. aus der Zeichenebene heraus.
Mittels einer Zuleitung 1.29 und einem Auslauf 1.30 wird in den Leitungen 1.28 das Destillat 16 der Verdampfungseinrichtung 7, Frischwasser oder eine Lösung aus Wasser und Salz (Prozeßwasser) zugeführt.
Beim Einsatz der Wasserstrahltechnik zum Entkernen der in der Regel heißen Gußteile 1.9 (Gußteiltemperatur bis 450°C, Temperaturbereich bei Kokille- und Sandguß) bildet sich innerhalb der Einhausung 1.27 Wasserdampf 13.2, der aufgrund des Temperaturunterschieds zu den Wandungen der Einhausung 1.27 auf dieser kondensiert, wodurch der Wasserverlust beim Entkernen drastisch reduziert wird. Das Kondensat kann anschließend dem Entkernungsbecken 1.8 zugeführt und wie oben beschrieben weiterbehandelt werden. Das erwärmte Destillat 16 verläßt die Einhausung durch den Auslauf 1.30 und wird anschließend selbst zum Entkernen von Gußteilen 1.9 verwen- det, wobei aufgrund der erhöhten Wassertemperatur ein schnelleres Anlösen der Binderbrücken erreicht wird, so dass die Entkernung schneller durchgeführt werden kann.
Die Einhausung 1.27 mit den wasserführenden Schläuchen 1.28 funktioniert demgemäß nach dem Prinzip eines Wärmetauschers, durch den ein Teil der beim Gießprozeß aufgewendeten Wärmeenergie rückgewonnen und zum beschleunigten Entkernen der Gußteile verwendet wird.
Die schematische Darstellung in Fig. 7 zeigt die Sandwascheinrichtung 4, mit deren Hilfe der beim Entkernen anfallende Sand 12 von Binderresten gereinigt wird. Sie beinhaltet in der hier gezeigten Ausgestaltung ein Becken 4.1, das bei etwa 2/3 seiner Tiefe einen parallel zum Beckenboden 4.2 angeordneten feinmaschigen, sandundurchlässigen Zwischenbo- den 4.3 aufweist. Unterhalb des Zwischenbodens 4.3 erstreckt sich eine parallel zum Beckenboden 4.2 verlaufende, den größten Teil der Beckenausdehnung durchmessende Druckluftleitung 4.4, die in regelmäßigen Abständen nach oben, d.h. in Richtung des Zwischenbodens 4.3 gerichtete Öffnungen 4.5 besitzt. Das Becken 4.1 weist darüber hinaus in der Nähe des oberen Beckenrandes 4.6 eine Zuleitung für Frischwasser 4.7 und am Beckenboden 4.2 einen Ablaß 4.8 für Schmutzwasser 13 auf.
Der Altsand 12 wird oberhalb des feinmaschigen und sandundurchlässigen Zwischenbodens 4.3 in die Wascheinrichtung 4 eingetragen, die mit Frischwasser gefüllt wird. Die Verwir- belung des Sandes 12 erfolgt durch Druckluft, die unterhalb des Zwischenbodens 4.3 eingeblasen wird und durch diesen hindurch nach oben steigen kann.
Über den Schmutzwasserablaß 4.8 am Boden der Sandwascheinrichtung 4 kann das Abwasser 13 der in Fig. 1 gezeigten Verdampfungseinrichtung 7 zugeführt werden.
Fig. 8 zeigt ein Verfahrensfließbild für eine Verdampf ngs - einrichtung mit Brüdenverdichtung. Die Verdampfungseinrichtung 7 weist einen Verdampfer 7.1 in Form eines tankartigen Behälters auf, der eine Anfahrheizung 7.2 beinhaltet. Das Innere des Verdampfers 7.1 steht in Kontakt zu einem Kondensator 7.3, der beispielsweise als Plattenwärmeübertrager ausgebildet sein kann. Verdampfer 7.1 und Kondensator 7.3 sind über einen Brüdenverdichter 7.4, d.h. eine Wälzkolben- Vakuumpumpe verbunden. Des weiteren weist die Verdampfungs - einheit 7 einen Wärmetauscher in Form eines Vorwärmers/ Destillatkühlers 7.5 auf. Der Vorwärmer 7.5 beinhaltet einen Schmutzwasserzulauf 7.6 und ist mit dem Inneren des Verdampfers 7.1 verbunden. Der Destillatkühler 7.5 besitzt einen Ablauf 7.7 für das Destillat 16 und ist mit dem Kon- densator 7.3 verbunden. Am Boden des Verdampfers 7.1 ist ein Ablaß 7.8 für das konzentrierte Abwasser im Sumpf 7.9 vorgesehen.
Bei Prozeßbeginn wird das einzudampfende Abwasser 13 durch den Vorwärmer/Destillatkühler 7.5 in den Verdampfer 7.1 gesaugt. Dies geschieht mittels der als Brüdenverdichter 7.4 ausgebildeten Vakuumpumpe, die durch Absaugen der anfangs im Verdampfer 7.1 vorhandenen Luft für einen Unterdruck sorgt. Das eintretende Abwasser 13.1 wird mittels der durch den Kondensator 7.3 geführten, komprimierten und dadurch erhitzten Luft erwärmt. Zusätzlich kann zu Prozeßbeginn die Heizung 7.2 so lange zugeschaltet werden, bis das Abwasser 13.1 siedet. Der aufsteigende Wasserdampf 13.2 wird vom Verdichter 7.4 abgesaugt, auf Normaldruck gebracht und kondensiert im Kondensator 7.3, wobei die freiwerdende Wärme an den Verdampferinhalt 13.1 abgegeben wird. Das Destillat 16 verläßt die Einrichtung über den Vorwärmer/Destillat - kühler 7.5, wobei es einen Teil seiner Wärmeenergie an das einfließende Abwasser 13 abgibt.
Das konzentrierte Abwasser im Sumpf 7.9 kann in einen Behälter (nicht gezeigt) abgelassen werden, sobald es die gewünschte Endkonzentration erreicht hat. Dann beginnt ein neuer Eindampfzyklus .
Die Fig. 9 zeigt die Trocknungseinrichtung 10 für gewaschenes Kernmaterial 12.1 in der speziellen Ausgestaltung als Fließbetttrockner. Das Trocknergehäuse 10.1 ist eine Schweißkonstruktion aus Stahlblech und besitzt einen Sandeinlauftrichter 10.2 und einen höhenverstellbaren Sandaus - lauf 10.3, dessen vertikale Position die Schichthöhe des Sandes 12.1 in der Trocknungseinrichtung 10 bestimmt. Im unteren Bereich des Gehäuses 10.1 ist parallel zum Gehäuseboden 10.4 ein Düsenboden 10.5 angeordnet, der als Blechplatte mit Bohrungen für geschraubte Luftdüsen (nicht gezeigt) ausgebildet ist. Unterhalb des Düsenbodens 10.5 befindet sich eine Windkammer 10.6. Die Luftdüsen sind so ausgebildet, dass mit ihrer Hilfe Luft aus der Windkammer 10.6 durch den Düsenboden 10.5 nach oben geleitet werden kann, jedoch von oben auch bei Stillstand keine Feststoffe durch den Düsenboden 10.5 in die Windkammer 10.6 gelangen können. Im Bereich der Windkammer 10.6 weist das Gehäuse
10.1 eine Öffnung 10.7 zum Einblasen erhitzter Trockenluft 10.8 auf. Weiterhin ist ein Thermoelement 10.9 zur Messung der Sandtemperatur vorgesehen.
Der zu trocknende Sand 12.1 wird oberhalb des Düsenbodens 10.5 in das Gehäuse 10.1 eingebracht. Dabei wird auf ca. 400°C erhitzte Luft 10.8 in die Windkammer 10.6 eingeblasen und über den Düsenboden 10.5 in das Sandbett 12.1 geleitet. Die Trocknerluft 10.8 durchströmt das Sandbett 12.1 derge- stalt, dass sie ein Ablösen der einzelnen Sandteilchen aus der Schicht bewirkt, jedoch keinen pneumatischen Transport des Sandes hervorruft. So erfahren die Sandteilchen eine intensive Durchmischung, ohne aus der Schicht 12.1, die man auch als Fließbett oder fluidisierte Schüttschicht bezeich- net, ausgetragen zu werden. Über die so maximierte Kontaktoberfläche zwischen Feststoff und Gas, d.h. Sand 12.1 und Trocknerluft 10.8 wird der Wärmeinhalt der Luft rasch an den Sand 12.1 abgegeben, so dass das Wasser verdampft. Der Temperaturfühler 10.9 überwacht die Sandtemperatur, deren Anstieg einen zu geringen Sandeintrag signalisiert. Der getrocknete Sand 14 verläßt die Kammer 10.1 über den Sandaus - lauf 10.3.
Die folgenden Einflußfaktoren sind von entscheidender Be- deutung für den eigentlichen Entkernungsvorgang und werden im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens bzw. der vorstehend beschriebenen Vorrichtung kontrolliert und gesteuert bzw. explizit mit berücksichtigt:
- Art des Lösungsmittels (Wasser) ;
- wahlweise Frischwasser (im neutralen pH-Bereich) oder Prozeßwasser;
- Viskosität des Lösungsmittels;
- beim Einsatz von Prozeßwasser (pH 7-12) Konzentration der Lösung bis 13%, vorzugsweise bis 8,5%;
- Lösungsmitteldruck 2-6 bar;
- Lösungsmittelstrahl (abhängig von der Düsenform) ;
- Düsenmaterial je nach angestrebter Haltbarkeit und chemischer Beständigkeit (z.B. Polymer, Messing, Edel - stahl) ;
- Lösungsmitteltemperatur (Raumtemperatur bis 80°);
- Gußteiltemperatur (Raumtemperatur bis 450°) , Temperaturbereich bei Kokille- und Sandguß) ;
- Gußgeometrie (Einsatz eines optischen Erkennungssy- stems) ;
- Dauer des Entkernungsvorgangs;
- Geschwindigkeiten des Transportbandes bzw. des Düse - Strahlrahmens (empirisch zu ermitteln) .

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Entkernen von wasserlösliche Gießkerne aus Sand aufweisenden Gußteilen, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernsand durch Wasserstrahlen aus den Gußteilen ausgetrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sand in einem Entkernungsbecken aus den Gußteilen ausgetrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens einen Gießkern aufweisenden Gußteile zum Anlösen des Gießkerns vorab in ein wassergefülltes Lösungsbecken eingebracht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gußteile durch Bewegen in einem wassergefüllten Restentsandungsbecken restentsandet werden.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Transport der Gußteile zwischen Lösungsbecken, Entkernungsbecken und Restentsandungsbek- ken mittels eines Transportsystems mit mindestens einem Transportband erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der ausgewaschene Sand mittels einer Schlammräumvorrichtung aus Restentsandungsbecken und/oder Entkernungsbecken und/oder Lösungsbecken herausgefördert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportband bzw. mindestens eines der Transportbänder verlangsamt oder angehalten wird, während sich Gußteile im Lösungsbecken, im Entkernungsbek- ken oder im Restentsandungsbecken befinden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Anlösen des Gießkerns durch die
Zugabe eines Tensids und/oder eines Entlüfters und/oder Säure im Lösungsbecken beschleunigt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch ge- kennzeichnet, dass die zum Anlösen des Gießkerns nötige
Verweildauer im Lösungsbecken durch eine Verlangsamung der Transportgeschwindigkeit oder ein Anhalten des entsprechenden Transportbandes erreicht wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserstrahlentkernung für jedes einzelne Gußteil separat erfolgt, um Sandeintrag in andere Gußteile auszuschließen.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkernung mittels gezielt auf das Gußteil gerichteter Wasserstrahlen erfolgt .
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gußteil zumindest teilweise mittels einzelner programmgesteuert an das Gußteil anpaßbarer, z.B. lokal druckgesteuerter Wasserstrahldüsen entkernt wird.
13. Verfahren nach Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gußteil zumindest teilweise mittels gruppenweise gesteuerter Einzeldüsen (Düsenstock) entkernt wird. *■
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Gußteile und Wasserstrahldüsen beim Entkernen relativ zueinander translatorisch bewegt werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Gußteil zumindest teilweise an den Wasserstrahldüsen vorbeibewegt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserstrahldüsen zumindest teilweise am Gußteil vorbeibewegt werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Gußteile und Wasserstrahldüsen beim Entkernen relativ zueinander zueinander rotato- risch bewegt werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zum Entkernen Wasserstrahldüsen unterschiedlicher Geometrie eingesetzt werden.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Anzahl Wasser- Strahldüsen durch einen Manipulator bewegt und betätigt werden.
20. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gußteil während der Entkernung mittels einer im Entkernungsbecken angeordneten Spanneinrichtung gehalten wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die unbehandelten Gußteile durch einen Manipulator auf das Transportband bzw. das erste mehrerer Transportbänder gelegt werden.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die wassergestrahlten Gußteile von einem Manipulator vom entsprechenden Transportband genommen und in das Restentsandungsbecken überführt werden, worin sie durch denselben Manipulator programmge- steuert je nach Art des Gußteils in alle Raumrichtungen bewegt werden und woraus sie durch denselben Manipulator wieder entnommen werden.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportband bzw. mindestens eins der einzelnen Transportbänder mit seiner Oberseite so entlang des jeweiligen Bodens des Lösungsbeckens, des Entkernungsbeckens und/oder des Restentsandungsbek- kens geführt wird, dass der ausgewaschene Sand durch an der Oberfläche des Transportbandes bzw. der Transport- bänder vorhandene Mitnehmer aus dem Becken ausgetragen wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der ausgetragene Altsand einer
Sandwascheinrichtung zugeführt wird.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Altsand oberhalb eines feinmaschigen sandun- durchlässigen Zwischenbodens in die Sandwascheinrichtung eingetragen wird, diese mit Frischwasser gefüllt wird und der Sand durch Einblasen von Druckluft unterhalb des Zwischenbodens gereinigt wird.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungsvorgang durch eine Intervallschaltung der Druckluftzufuhr zur optimalen Verwirbelung des Sandes unterstützt wird.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass Waschwasser aus der Sandwascheinrichtung und/oder der Entkernungseinrichtung einer Ver¬ dampfungseinheit zugeführt wird.
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass Destillat aus der Verdampfungseinrichtung der Entkernungseinrichtung und/oder der Sandwascheinrichtung wieder zugeführt wird und das Abwasserkonzentrat als Sekundärrohstoff zur Verfügung steht.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der gewaschene Sand einer Trocknungseinrichtung zugeführt wird.
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der getrocknete Sand zur erneuten Gießkernherstellung verwendet wird.
31. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens an der Entkernungseinrichtung entstehendes Spritzwasser bzw. entstehender Wasserdampf in einer Einhausung aufgefangen bzw. durch Kondensation zurückgewonnen wird.
32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass zur Wasserdampfrückgewinnung der entstehende Wasserdampf mittels des Destillats aus der Verdampfungs - einrichtung gekühlt wird.
33. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine optische Erkennung der Gußteil - geometrie.
34. Vorrichtung zum Entkernen wasserlöslicher Gießkerne aus Sand, insbesondere nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Wasserstrahleinrichtung (1.7) zum Austreiben des Formsandes (12) aus den Gußteilen (1.9) .
35. Vorrichtung nach Anspruch 34, gekennzeichnet durch ein Entkernungsbecken (1.8) zur Aufnahme der Gußteile (1.9) beim Austreiben des Formsandes (12) .
36. Vorrichtung nach Anspruch 34 oder 35, gekennzeichnet durch ein wassergefülltes Lösungsbecken (1.5) zum Anlösen des Formsandes (12) in den Gußteilen (1.9).
37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 34 bis 36, gekenn- zeichnet durch ein wassergefülltes Restentsandungsbek- ken (1.6) zum Ausspülen des Formsandes (12) aus den Gußteilen (1.9) .
38. Vorrichtung nach den Ansprüchen 34 bis 37, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Lösungsbecken (1.5), das Entkernungsbecken (1.8) und das Restentsandungsbecken (1.6) untereinander mit mindestens einem Transportband (1.10) verbunden sind.
39. Vorrichtung nach en Ansprüchen 34 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsbecken (1.5), das Entkernungsbecken (1.8) und das Restentsandungsbecken (1.6) mittels eines Transportsystems verbunden sind, das mehrere unabhängige Transportbänder (1.10, 1.12) aufweist.
40. Vorrichtung nach Anspruch 38 oder 39, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das Transportband (1.10) bzw. mindestens eins der einzelnen Transportbänder (1.10, 1.12) sanddurchlässig ausgebildet ist.
41. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 38 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportband (1.10) bzw. mindestens eins der einzelnen Transportbänder (1.10, 1.12) in seiner Transportgeschwindigkeit steuerbar ist.
42. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 38 bis 41, gekennzeichnet durch einen Manipulator (1.3) zum Auflegen der unbehandelten Gußteile (1.9) auf das Transportband
(1.10) bzw. das erste Teilband (1.10) des Transportsy- stems.
43. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 34 bis 42, gekenn¬ zeichnet durch einen Manipulator (1.4) zum Überführen wassergestrahlter Gußteile (1.9) aus dem Entkernungs- becken (1.8) in das Restentsandungsbecken (1.6), zum programmgesteuerten Bewegen der Gußteile (1.9) im Restentsandungsbecken (1.6) und zur Entnahme der Gußteile (1.9) aus dem Restentsandungsbecken (1.6).
44. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 35 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsbecken (1.5) und/oder das Entkernungsbecken (1.8) und/oder das Restentsandungsbecken (1.6) mindestens eine Schlammräumeinrichtung (1.1, 1.2) aufweisen.
45. Vorrichtung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlammräumeinrichtung bzw. die Schlammräumeinrichtungen als Spiralförderer, Saugräumer, Schildräumer oder dergleichen ausgebildet ist bzw. sind.
46. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 38 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportband bzw. mindestens eins der einzelnen Transportbänder (1.10, 1.12) an seiner Oberfläche Mitnehmer (1.11) zum Sandaustrag und/oder als Halteeinrichtung für die Gußteile (1.9) während des Transports zur Wasserstrahleinrichtung im Entkernungsbecken (1.8) aufweist.
47. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 35 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkernungsbecken (1.8) eine
Spannvorrichtung (1.15) für die Gußteile (1.9) während der Entkernungsphase aufweist.
48. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 34 bis 47, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserstrahleinrichtung (1.7)
Wasserstrahldüsen (1.13) aufweist, die zur Entkernung gezielt auf die Gußteile (1.9) richtbar sind.
49. Vorrichtung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, dass Bewegungen der Wasserstrahldüsen (1.13) zumindest teilweise einzeln programmgesteuert an die Gußteile (1.9) anpaßbar sind.
50. Vorrichtung nach Anspruch 48 oder 49, dadurch gekenn- zeichnet, dass mehrere Wasserstrahldüsen (1.13) zu gruppenweise gesteuerten Düsenanordnungen (Düsenstöcke) (1.14) zusammengefaßt sind.
51. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 48 bis 50, gekenn- zeichnet durch eine translatorische Relativbewegung zwischen Gußteil (1.9) und Wasserstrahldüsen (1.13).
52. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 48 bis 51, gekennzeichnet durch eine rotatorische Relativbewegung zwi- sehen Gußteil (1.9) und Wasserstrahldüsen (1.13).
53. Vorrichtung nach Anspruch 51 oder 52, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zeitweise das Gußteil (1.9) gehalten ist und die Wasserstrahldüsen (1.13) bewegt sind oder umgekehrt.
54. Vorrichtung nach Anspruch 52 oder 53, dadurch gekennzeichnet, dass das Gußteil (1.9) in einem Rotationskä¬ fig (1.15c) angeordnet ist.
55. Vorrichtung nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationskäfig (1.15c) eine Anzahl von Rollen
(1.15d) aufweist, die auf im wesentlichen kreisförmigen Laufschienen (1.15e) der Entkernungseinrichtung (1) ab- rollen.
56. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 48 bis 55, gekennzeichnet durch Wasserstrahldüsen (1.13) unterschiedlicher Geometrie bzw. entsprechende Düsenstöcke (1.14).
57. Vorrichtung nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserstrahldüsen (1.13) als Flachstrahldüsen, Vollstrahldüsen und/oder Vollkegeldüsen ausgebildet sind.
58. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 48 bis 57, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Anzahl Wasserstrahldüsen (1.13) an einem Manipulator (1.21) angeordnet und durch diesen um das Gußteil (1.9) herum beweg- bar sind.
59. Vorrichtung nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, dass das Gußteil (1.9) zur Entkernung von allen Seiten in einer Ständereinrichtung (1.24) aufgenommen ist.
60. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 34 bis 59, gekennzeichnet durch eine Sandwascheinrichtung (4) in Form eines Beckens (4.1) mit einem feinmaschigen sandundurchlässigen Zwischenboden (4.3), einer darunterlie- genden Einrichtung zum Einblasen von Druckluft (4.4;
4.5), einer Zuleitung für Frischwasser (4.7) und einem Abfluß für Abwasser (4.8).
61. Vorrichtung nach Anspruch 60, gekennzeichnet durch eine Verdampfungseinrichtung (7) für das im Lösungsbecken
(1.5), im Entkernungsbecken (1.8), im Restentsandungsbecken (1.6) und in der Sandwascheinrichtung (4) anfallende Abwasser (13) .
62. Vorrichtung nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfungseinrichtung (7) als Blasenverdampfer, Fallstromverdampfer, Zwangsumlaufverdampfer oder als Niedrigtemperaturverdampfer ausgebildet ist.
63. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 60 bis 62, gekennzeichnet durch eine Trocknungseinrichtung (10) für den gewaschenen Altsand (12.1).
64. Vorrichtung nach Anspruch 63, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungseinrichtung (10) als Band-, Durchlauf- oder Kammertrockner ausgebildet ist.
65. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 34 bis 64, gekenn- zeichnet durch eine zumindest die Entkernungseinrichtung (1) umgebende Einhausung (1.27) zum Auffangen von Spritzwasser und/oder zur Rückgewinnung von Wasserdampf (13.2) .
66. Vorrichtung nach Anspruch 65, dadurch gekennzeichnet, dass die Einhausung (1.27) mittels des Destillats (16) aus der Verdampfungseinrichtung (7) kühlbar ist.
67. Vorrichtung nach Anspruch 66, gekennzeichnet durch Kühlwasserschläuche (1.28) in Wandungen der Einhausung (1.27) .
68. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 34 bis 67, gekennzeichnet durch ein optisches Erkennungssystem zur Er- kennung der Gußteilgeometrie.
Bezugszeichenliste
1 Entkernungseinrichtung
1.1 Schlammräumeinrichtung
1.2 Schlammräumeinrichtung 1.3 Manipulator
1.4 Manipulator
1.5 Wasserbad (Lösungsbecken)
1.6 Wasserbad (Restentsandungsbecken)
1.7 Wasserstrahleinrichtung 1.8 Entkernungsbecken
1.9 Gußteil
1.10 Transportband
1.11 Mitnehmer
1.12 Transportband 1.13 Wasserstrahldüse
1.14 Düsenstock
1.15 Spannvorrichtung 1.15a Fixierung 1.15b Spannwange 1.15c Rotationskäfig
1.15d Rolle
1.15e Laufschiene
1.16 Düsenstrahlrahmen
1.17 Verbindungsleitung
1.18,
1.18' Düsenstrahlsatz
1.19 Rahmenende
1.20 Rad
1.21 Manipulator
1.22 distales Ende (des Arms von 1.21)
1.23 Düsenstrahlköpf
1.24 Ständereinrichtung
1.25 Platte
1.26 Stütze
1.27 Einhausung
1.28 Wasserleitung
1.29 Zuleitung
1.30 Ablauf
2.1 Gitterbox
2.2 Gitterbox
3 Sandauffangcontainer
4 Sandwascheinrichtung
4.1 Becken
4.2 Beckenboden
4.3 Zwischenboden
4.4 Druckluftleitung
4.5 Öffnung
4.6 Beckenrand
4.7 FrischwasserZuleitung
4.8 Schmutzwasserablaß
5 Destillatbehälter
6 Vorlagetank
7 Verdampfungseinrichtung
7.1 Verdampfer 3!
7.2 Anfahrheizung
7.3 Kondensator
7.4 Brüdenverdichter
7.5 Wärmetauscher
7.6 Schmutzwasserzlauf
7.7 Ablauf
7.8 Ablauf
7.9 Sumpf
8 Konzentratbehälter
9 Sandbunker
10 Trocknungseinrichtung
10.1 Trocknergehäuse
10.2 Sandeinlauftriehter
10.3 Sandauslauf
10.4 Gehäuseboden
10.5 Düsenboden
10.6 Windkammer
10.7 Öffnung
10.8 Trockenluft
10.9 Thermoelement
11 Kernmacherei
12 Altsand
12.1 gewaschener Sand
13 Schmutzwasser
13.1 Schmutzwasser
13.2 Wasserdampf
14 regenerierter Sand
15 (Abwasser-) Konzentrat
16 Destillat
A Drehachse
P, P' Bewegungsrichtung
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