JP5601663B2 - Mold production equipment - Google Patents
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Description
本発明は、鋳造に用いられる鋳型の製造装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for producing a mold used for casting.
現在使用されている鋳型は一般に、生砂型、高圧造型、高速造型など粘土類等を粘結剤として用いる普通鋳型と、熱硬化性鋳型、自硬性鋳型、ガス硬化鋳型、精密鋳造用鋳型など硬化性粘結剤を用いる特殊鋳型と、その他の鋳型とに分類される。これらの鋳型には一長一短があるが、粘結剤の固化乃至硬化に時間を要して短時間で安定して鋳型を製造することが難しいなどの問題を有することが多い。 Currently used molds are generally hard molds such as ordinary sand molds, high pressure molds, high speed molds and other clay molds as binders, thermosetting molds, self-hardening molds, gas curing molds, precision casting molds, etc. They are classified into special molds that use adhesive binders and other molds. These molds have merits and demerits, but they often have a problem that it takes time to solidify or cure the binder and it is difficult to stably produce the mold in a short time.
そこで本出願人は、粘結剤を耐火骨材に混合して調製されるコーテッドサンドを成形型内に充填し、この成形型内に水蒸気を吹き込んで、粘結剤を水蒸気で加熱して固化乃至硬化させることによって、鋳型を製造する方法を提案している。 Therefore, the present applicant fills a mold with a coated sand prepared by mixing a binder with a refractory aggregate, blows steam into the mold, and heats the binder with steam to solidify. It proposes a method for producing a mold by curing.
図6は水蒸気を用いて鋳型を製造する装置の一例を示すものである(特許文献1,2等参照)。図6(a)に示すように、内部にキャビティ10を設けて形成した成形型1の上面に注入口11が設けてあり、成形型1の下面には網12で塞いだ排気口13が設けてある。コーテッドサンド2は貯留槽14内に貯蔵してあり、貯留槽14にはコック15付きの空気供給管16が接続してある。そして貯留槽14の下端のノズル口17を成形型1の注入口11に合致させた後、コック15を開いて空気を貯留槽14に吹き込むことによって、貯留槽14内を加圧し、貯留槽14内のコーテッドサンド2をこの空気圧で図6(b)のように成形型1内に吹き込み、成形型1のキャビティ10内にコーテッドサンド2を充填する。排気口13は網12で塞いであるので、コーテッドサンド2が排気口13から洩れ出すことはない。
FIG. 6 shows an example of an apparatus for producing a mold using water vapor (see
このように成形型1内にコーテッドサンド2を充填した後、成形型1の注入口11から貯留槽14を外し、次に図6(c)のように水蒸気パイプ19を注入口11に接続する。この水蒸気パイプ19はボイラーなどを備えて形成される水蒸気発生装置3に接続されているものである。そして水蒸気パイプ19に設けられたコック18を開いて、水蒸気発生装置3から送られる水蒸気を水蒸気パイプ19を通して成形型1のキャビティ10内に吹き込む。水蒸気は成形型1内に充填されたコーテッドサンド2の粒子間を通過してコーテッドサンド2を加熱した後、排気口13から排出される。水蒸気は高い凝縮潜熱を有するので、このように水蒸気を吹き込むことによって、水蒸気がコーテッドサンド2に接する際にこの潜熱が伝達され、成形型1内のコーテッドサンド2の全体を瞬時に加熱することができ、短時間で粘結剤を固化乃至硬化させることができるものである。従って、短時間で安定して鋳型を造型することが可能になるものである。
After filling the
上記のようにコーテッドサンド2を充填した成形型1内に水蒸気を吹き込んで加熱することによって、鋳型を製造するにあたって、この製造の工程は、図6(a)(b)のように、貯留槽14を成形型1に接続し、成形型1内にコーテッドサンド2を供給して充填する工程と、図6(c)のように、水蒸気パイプ19を成形型1に接続して成形型1内に水蒸気を吹き込む工程からなる。
When the mold is manufactured by blowing water vapor into the
そして、水蒸気発生装置3から水蒸気を供給するのは、図6(c)の、水蒸気パイプ19を成形型1に接続して水蒸気を吹き込む工程だけであり、図6(a)(b)の、貯留槽14から成形型1にコーテッドサンド2を供給して充填する工程では、水蒸気発生装置3から水蒸気を供給する必要はない。
Then, the steam is supplied from the
しかし、水蒸気発生装置3は、ボイラーを備えて形成されるのが一般的であり、ボイラーは主としてバーナーを熱源として水を加熱することによって、常時、水蒸気を生成しており、図6(a)(b)のように水蒸気発生装置3から水蒸気を供給する必要がない工程があると、水蒸気の生成が無駄になるので、効率の上で問題を有するものであった。
However, the
また、図6(c)のように成形型1に水蒸気を吹き込んでコーテッドサンド2を加熱するにあたって、貯留槽14から成形型1に供給されるコーテッドサンド2の温度は室温など雰囲気温度であるので、成形型1に水蒸気を吹き込む初期においては、水蒸気の潜熱が大きくコーテッドサンド2に奪われ、水蒸気が成形型1内で凝縮し易くなる。そしてこのように成形型1内で凝縮水が発生すると、この凝縮水の蒸発に水蒸気の熱量が消費されることになるので、水蒸気によるコーテッドサンド2の加熱効率が低くなり、鋳型の造型時間を短縮することに限界を有するものであった。
6C, when the coated
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、鋳型の造型時間を短縮する効果を高く得ることができ、しかも水蒸気発生装置で生成される水蒸気の使用効率が高い鋳型の製造装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above points, and can provide a mold manufacturing apparatus that can obtain a high effect of shortening the molding time of the mold and that has high use efficiency of the steam generated by the steam generator. It is intended to do.
本発明に係る鋳型の製造装置は、耐火骨材に粘結剤を混合して調製されるコーテッドサンド2が充填される鋳型成形用の成形型1と、成形型1内に充填されたコーテッドサンド2を加熱する水蒸気が生成される水蒸気発生装置3とを具備した鋳型の製造装置において、水蒸気発生装置3で生成された水蒸気を送り出す水蒸気送出路30と、水蒸気送出路30に分岐接続して設けられ、成形型1内にコーテッドサンド2が充填された後に水蒸気を成形型1内に供給する水蒸気供給路4と、コーテッドサンド2を予備加熱する予熱器40と、熱交換器7と、水蒸気供給路4とは別に水蒸気送出路30に分岐接続して設けた予熱用水蒸気供給路41と、熱交換器7と予熱器40との間に設けられ、水蒸気発生装置3から予熱用水蒸気供給路41を通して送り出される水蒸気と熱交換器7で熱交換して加熱された加熱流体を予熱器40に送る加熱流体供給路48とを備えて成ることを特徴とするものである。
The mold manufacturing apparatus according to the present invention includes a
この発明によれば、水蒸気発生装置3から送り出される水蒸気を成形型1内に供給する水蒸気供給路4を備えるので、成形型1に充填されたコーテッドサンド2を水蒸気で加熱することによって、水蒸気の高い凝縮潜熱で成形型1内のコーテッドサンド2の全体を瞬時に加熱することができ、短時間で安定して鋳型を造型することができるものである。また、コーテッドサンド2を予備加熱する予熱器40と、熱交換器7と、水蒸気供給路4とは別に水蒸気送出路30に分岐接続して設けた予熱用水蒸気供給路41と、熱交換器7と予熱器40との間に設けられ、水蒸気発生装置3から予熱用水蒸気供給路41を通して送り出される水蒸気と熱交換器7で熱交換して加熱された加熱流体を予熱器40に送る加熱流体供給路48とを備えるので、水蒸気を利用してコーテッドサンド2を予熱することができ、水蒸気が成形型1内で凝縮することを抑制して、水蒸気によるコーテッドサンド2の加熱効率を高めることができるものであり、鋳型の造型時間を短縮する効果を高く得ることができるものである。しかも、水蒸気を成形型1内に供給してコーテッドサンド2を加熱する工程以外の工程において、水蒸気をコーテッドサンド2の予熱に利用することができ、水蒸気発生装置3で生成される水蒸気の使用効率が高くなるものである。
According to the present invention, since the water
また本発明は、上記加熱流体は、水蒸気と熱交換器7で熱交換して加熱された空気であることを特徴とするものである。 The present invention, the heating fluid is characterized in that in the water vapor and the heat exchanger 7 is air that has been heated by heat exchange.
この発明によれば、水蒸気発生装置3で生成される水蒸気を空気と熱交換して、コーテッドサンド2の予熱に利用することができるものである。
According to the present invention, the water vapor generated by the
また本発明は、上記加熱流体は、水蒸気と熱交換器7で熱交換して加熱された熱媒体であることを特徴とするものである。 The present invention, the heating fluid is characterized in that in the water vapor and the heat exchanger 7 is a heat medium heated by the heat exchanger.
この発明によれば、水蒸気発生装置3で生成される水蒸気を熱媒体と熱交換して、コーテッドサンド2の予熱に利用することができるものである。
According to this invention, the water vapor generated by the
また本発明は、コーテッドサンド2を貯留すると共に、貯留したコーテッドサンド2を成形型1に供給して充填する貯留槽14を備え、上記予熱器40を貯留槽14に設けて成ることを特徴とするものである。
The present invention includes a feature that while storing the coated
この発明によれば、貯留槽14内において、成形型1に供給する直前にコーテッドサンド2を予熱することができるものであり、コーテッドサンド2を予熱することによる鋳型の造型時間の短縮効果を高く得ることができるものである。
According to this invention, the coated
また本発明において、上記水蒸気発生装置3は過熱器8を備えるものであり、上記水蒸気は過熱器8で過熱して生成された過熱水蒸気であることを特徴とするものである。
In the present invention, the
過熱水蒸気は高温の乾き蒸気であって、水蒸気としてこのような過熱水蒸気を用いることによって、成形型1内で水蒸気から凝縮水が生成されることが少なくなり、成形型1内のコーテッドサンド2の加熱効率を高めることができるものである。
Superheated steam is high-temperature dry steam, and by using such superheated steam as water vapor, the generation of condensed water from water vapor in the
本発明によれば、水蒸気発生装置3から送り出される水蒸気を成形型1内に供給する水蒸気供給路4を備えるので、成形型1に充填されたコーテッドサンド2を水蒸気で加熱することによって、水蒸気の高い凝縮潜熱で成形型1内のコーテッドサンド2の全体を瞬時に加熱することができ、短時間で安定して鋳型を造型することができるものである。また、コーテッドサンド2を予備加熱する予熱器40と、熱交換器7と、水蒸気供給路4とは別に水蒸気送出路30に分岐接続して設けた予熱用水蒸気供給路41と、熱交換器7と予熱器40との間に設けられ、水蒸気発生装置3から予熱用水蒸気供給路41を通して送り出される水蒸気と熱交換器7で熱交換して加熱された加熱流体を予熱器40に送る加熱流体供給路48とを備えるので、水蒸気を利用してコーテッドサンド2を予熱することができ、水蒸気が成形型1内で凝縮することを抑制して、水蒸気によるコーテッドサンド2の加熱効率を高めることができものであり、鋳型の造型時間を短縮する効果を高く得ることができると共に、水蒸気を成形型1内に供給してコーテッドサンド2を加熱する工程以外の工程において、水蒸気をコーテッドサンド2の予熱に利用することができ、水蒸気発生装置3で生成される水蒸気の使用効率が高くなるものである。
According to the present invention, since the
以下、本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
図1は本発明の実施の形態の一例を示すものである。成形型1は内部にキャビティ10を設けて形成されるものであり、図1の実施の形態では左右に型開きをするように形成してある。成形型1の上面には注入口11が設けてあり、成形型1の下面には金網等の網12で塞いだ排気口13が設けてある。
FIG. 1 shows an example of an embodiment of the present invention. The molding die 1 is formed by providing a
そして成形型1には型加熱流路5が設けてある。図1の実施の形態では、成形型1の壁面内に空洞路を設けて型加熱流路5を形成するようにしてある。型加熱流路5は成形型1を左右二つ割にできるように一対設けてあり、この一対の型加熱流路5でキャビティ10の全面を囲むことができるように、図1(b)のように蛇行した形状に形成してある。型加熱流路5は、一端が入口22として、他端が出口23として、それぞれ成形型1の外面に開口させてある。
A
型加熱流路5としては、図1(a)(b)のように蛇行した形態に形成する他に、図1(c)に示すように、成形型1の壁面内に、キャビティ10を囲むように空洞を設け、この空洞によって型加熱流路5を形成するようにしてもよい。さらに型加熱流路5は、これらのように成形型1の壁面内に形成する他、成形型1の外面に配管を巻き付けて形成するようにしてもよい。
The
水蒸気発生装置3はボイラー25を具備して形成されるものであり、開閉弁26を設けた水導入路27がボイラー25に接続してある。水導入路27から供給される水をボイラー25内で加熱して、水蒸気(飽和水蒸気)を生成することができるものである。図1において28は圧力計であり、29は安全弁である。ボイラー25で生成された水蒸気をそのまま使用する場合には、ボイラー25に接続された水蒸気送出路30から送り出される。また水蒸気送出路30に過熱器8を接続することによって、ボイラー25で生成された水蒸気を過熱器8でさらに加熱して過熱水蒸気として、水蒸気送出路30から送り出すことができる。過熱水蒸気は、飽和水蒸気をさらに加熱して生成される、沸点以上の温度とした完全気体状態の水蒸気であり、100℃以上の乾き蒸気である。過熱水蒸気は、圧力を上げないで定圧膨張させたものであってもよく、あるいは膨張させないで圧力を上げた加圧水蒸気であってもよい。過熱水蒸気の温度は特に限定されるものではないが、過熱水蒸気は900℃程度にまで温度を高めることができるので、100〜900℃の間で必要に応じた温度に設定すればよい。図1において31は水蒸気送出路30の過熱器8への入り側に設けた開閉弁、32は水蒸気送出路30の過熱器8からの出側に設けた開閉弁である。
The
水蒸気送出路30の開閉弁32より先の端部には、水蒸気供給路4と加熱流体供給路6とが分岐して接続してある。水蒸気供給路4と加熱流体供給路6にはそれぞれ開閉弁33,34が設けてある。加熱流体供給路6の先部は、成形型1に設けた型加熱用流路5の数に応じて分岐して、加熱流体供給分岐路6a,6aとして形成してあり、加熱流体供給分岐路6a,6aにはそれぞれ開閉弁35が設けてある。この加熱流体供給分岐路6aの先端部を成形型1の型加熱用流路5の入口22に結合することによって、加熱流体供給路6を型加熱用流路5に接続するようにしてある。また型加熱用流路5の出口23に水蒸気返送路36の一端が接続してあり、水蒸気返送路36の他端は上記の水導入路27に分岐した状態で接続してある。
The
本発明においてコーテッドサンドとしては、特に限定されるものではないが、耐火骨材に粘結剤を混合することによって、耐火骨材の表面を粘結剤で被覆したものを用いることができる。 Although it does not specifically limit as coated sand in this invention, The thing which coat | covered the surface of the refractory aggregate with the binder by mixing a binder with a refractory aggregate can be used.
耐火骨材としては、特に限定されるものではないが、硅砂、山砂、アルミナ砂、オリビン砂、クロマイト砂、ジルコン砂、ムライト砂、その他、人工砂などを例示することができるものであり、これらを1種単独で用いる他、複数種を混合して用いることもできる。 The refractory aggregate is not particularly limited, and can be exemplified by dredged sand, mountain sand, alumina sand, olivine sand, chromite sand, zircon sand, mullite sand, and other artificial sand, These may be used alone or in combination of two or more.
また、粘結剤としては、熱硬化性樹脂を用いるのが一般的であるが、糖類を用いることもできる。熱硬化性樹脂と糖類を併用して粘結剤として用いるようにしてもよい。 Further, as the binder, a thermosetting resin is generally used, but saccharides can also be used. You may make it use a thermosetting resin and saccharides together as a binder.
粘結剤に用いる熱硬化性樹脂としては、レゾール型、ノボラック型、ベンジリックエーテル型などのフェノール樹脂、フラン樹脂、イソシアネート化合物、アミンポリオール樹脂、ポリエーテルポリオール樹脂などを挙げることができるものであり、これらに硬化剤としてイソシアネート化合物、有機エステル類、ヘキサメチレンテトラミンなどを、硬化触媒として第三級アミン、ピリジン誘導体、有機スルホン酸などをそれぞれ配合し、熱硬化性にして使用することができるものである。これらのなかでもフェノール樹脂が好ましい。 Examples of the thermosetting resin used for the binder include phenol resins such as resol type, novolac type, and benzylic ether type, furan resin, isocyanate compound, amine polyol resin, polyether polyol resin, and the like. These can be combined with isocyanate compounds, organic esters, hexamethylenetetramine, etc. as curing agents, and tertiary amines, pyridine derivatives, organic sulfonic acids, etc. as curing catalysts, and can be used with thermosetting properties. It is. Among these, a phenol resin is preferable.
また粘結剤に使用する糖類としては、単糖類、少糖類、多糖類を用いることができ、各種の単糖類、少糖類、多糖類のなかから、1種を選んで単独で用いる他、複数種を選んで併用することもできる。 In addition, as the saccharide used in the binder, monosaccharides, oligosaccharides, and polysaccharides can be used, and one type selected from various monosaccharides, oligosaccharides, and polysaccharides can be used alone. You can also select seeds and use them together.
単糖類としては、特に限定されるものではないが、グルコース(ブドウ糖)、フルクトース(果糖)、ガラクトースなどを挙げることができる。 Although it does not specifically limit as monosaccharide, Glucose (glucose), fructose (fructose), galactose, etc. can be mentioned.
また少糖類としては、マルトース(麦芽糖)、スクロース(ショ糖)、ラクトース(乳糖)、セロビオースなどの二糖類を挙げることができる。 Examples of oligosaccharides include disaccharides such as maltose (malt sugar), sucrose (sucrose), lactose (lactose), and cellobiose.
さらに多糖類としては、でんぷん糖、デキストリン、ザンサンガム、カードラン、プルラン、シクロアミロース、キチン、セルロース、でんぷんなどがあり、これらのうち一種を選択して、あるいは複数種を併用して、用いることができる。またでんぷんとしては、未加工でんぷん及び加工でんぷんが挙げられる。具体的には馬鈴薯でんぷん、コーンスターチ、ハイアミロース、甘藷でんぷん、タピオカでんぷん、サゴでんぷん、米でんぷん、アマランサスでんぷんなどの未加工でんぷん、及びこれらの加工でんぷん(焙焼デキストリン、酵素変性デキストリン、酸処理でんぷん、酸化でんぷん、ジアルデヒド化でんぷん、エーテル化でんぷん(カルボキシメチルでんぷん、ヒドロキシアルキルでんぷん、カチオンでんぷん、メチロール化でんぷんなど)、エステル化でんぷん(酢酸でんぷん、リン酸でんぷん、コハク酸でんぷん、オクテニルコハク酸でんぷん、マレイン酸でんぷん、高級脂肪酸エステル化でんぷんなど)、架橋でんぷん、クラフト化でんぷん、及び湿熱処理でんぷんなどが挙げられる。これらのなかでも、焙焼デキストリン、酵素変性デキストリン、酸処理でんぷん、酸化でんぷんのように低分子化されたもの、及び架橋でんぷんなどの粘度の低いでんぷんが好ましい。 Furthermore, as polysaccharides, there are starch sugar, dextrin, xanthan gum, curdlan, pullulan, cycloamylose, chitin, cellulose, starch, etc., and one of these can be selected or used in combination of two or more. it can. Examples of starch include raw starch and processed starch. Specifically, raw starch such as potato starch, corn starch, high amylose, sweet potato starch, tapioca starch, sago starch, rice starch, amaranth starch, and these modified starches (roasted dextrin, enzyme-modified dextrin, acid-treated starch, Oxidized starch, dialdehyde starch, etherified starch (carboxymethyl starch, hydroxyalkyl starch, cationic starch, methylolated starch, etc.), esterified starch (acetic acid starch, phosphate starch, succinate starch, octenyl succinic acid starch, maleic acid Starch, higher fatty acid esterified starch, etc.), cross-linked starch, kraft starch, wet heat-treated starch, etc. Among these, roasted dextrin, enzyme modified Dextrin, acid treatment starches, those low molecular weight as oxidized starch, and low viscosity, such as cross-linked starch starches are preferred.
粘結剤には、糖類、特に多糖類の硬化剤として、カルボン酸を含有するようにしてもよい。カルボン酸としては、特に限定されるものではないが、シュウ酸、マレイン酸、コハク酸、クエン酸、ブタンテトラジカルボン酸、メチルビニルエーテル−無水マレイン酸共重合体などを挙げることができる。粘結剤中のカルボン酸の含有量は、糖類に対するカルボン酸の配合量が、糖類100質量部に対してカルボン酸0.1〜10質量部となる範囲が好ましい。カルボン酸は予め水に溶解させた状態で糖類と混合するのが、硬化剤としての効果を高く発揮するので好ましい。 The binder may contain a carboxylic acid as a curing agent for saccharides, particularly polysaccharides. The carboxylic acid is not particularly limited, and examples thereof include oxalic acid, maleic acid, succinic acid, citric acid, butanetetradicarboxylic acid, methyl vinyl ether-maleic anhydride copolymer, and the like. The content of the carboxylic acid in the binder is preferably such that the amount of the carboxylic acid to the saccharide is 0.1 to 10 parts by mass of the carboxylic acid with respect to 100 parts by mass of the saccharide. Carboxylic acid is preferably mixed with saccharide in a state of being dissolved in water in advance because the effect as a curing agent is exhibited highly.
そして、耐火骨材の粒子に粘結剤などを配合して混合することによって、耐火骨材の表面に粘結剤を含有するコーティング層を被覆して、コーテッドサンドを得ることができるものである。耐火骨材に被覆する粘結剤の量は、成分や用途などに応じて異なり一概に規定できないが、耐火骨材100質量部に対して粘結剤0.5〜4.0質量部の範囲に設定するのが一般的に好ましい。耐火骨材の表面に粘結剤を被覆する方法としては、ホットコート法、コールドコート法、セミホットコート法、粉末溶剤法などがある。いずれの方法においても、耐火骨材の表面に常温(30℃)で固形の粘結剤からなるコーティング層を被覆して、粒状でさらさらしたコーテッドサンドを得ることができる。 Then, by adding a binder to the refractory aggregate particles and mixing them, the surface of the refractory aggregate can be coated with a coating layer containing the binder to obtain a coated sand. . The amount of the binder to be coated on the refractory aggregate differs depending on the components and applications and cannot be specified unconditionally. Is generally preferred. Examples of a method for coating the surface of the refractory aggregate with a binder include a hot coat method, a cold coat method, a semi-hot coat method, and a powder solvent method. In any method, a coated layer made of a solid binder at normal temperature (30 ° C.) can be coated on the surface of the refractory aggregate to obtain granular coated sand.
図2はコーテッドサンド2を貯留する貯留槽14を示すものであり、貯留槽14の下端にはコック39を設けたノズル口17が設けてある。そして貯留槽14には、貯留槽14内に貯留したコーテッドサンド2を予熱する予熱器40が設けてある。図2の実施の形態では、予熱器40はスパイラルに屈曲した熱交換パイプの予熱用パイプ40aで形成してあり、予熱用パイプ40aを貯留槽14の中央部内に差し込んで配設してある。
FIG. 2 shows a
既述の図1のように、水蒸気発生装置3の水蒸気送出路30には水蒸気供給路4と加熱流体供給路6とが分岐して接続してあるが、これらの他にさらに予熱用水蒸気供給路41が分岐してある。この予熱用水蒸気供給路41は熱交換器7に接続してある。52は予熱用水蒸気供給路41に設けた開閉弁である。熱交換器7内にはその一方の端部に導入室43が、他方の端部に導出室44が形成してあり、この導入室43と導出室44の間が熱交換室45となっている。熱交換室45内には、導入室43と導出室44とに連通する熱交換パイプ51が多数本設けてある。予熱用水蒸気供給路41は熱交換器7のうち導入室43に接続されるものであり、導出室44には水蒸気返送路46の一端が接続してあり、水蒸気返送路46の他端は、図1の水蒸気返送路36と同様にボイラー25の水導入路27に分岐した状態で接続してある。また熱交換器7の熱交換室45の一端には流体導入路47が接続してあり、熱交換室45の他端には加熱流体供給路48が接続してある。図2の実施の形態では、流体導入路47にファンなどの送風器49が設けてあり、流体として空気を熱交換室45に送り込むようにしてある。一端を熱交換室45に接続した加熱流体供給路48の他端は、予熱器40を構成する予熱用パイプ40aの一端の入口50に接続してある。
As described above with reference to FIG. 1, the water
上記の図1及び図2の装置は一つの水蒸気発生装置3を共用するものである。そして、水導入路27から水蒸気発生装置3のボイラー25に水が供給されており、ボイラー25によって水蒸気が生成される。水蒸気発生装置3に過熱器8が設けられている場合には、この水蒸気をさらに加熱して過熱水蒸気として生成することができる。このように生成された水蒸気は開閉弁32を開くことによって水蒸気送出路30から送り出される。
The apparatus shown in FIGS. 1 and 2 shares one
ここで、図1において、水蒸気供給路4の開閉弁33は、水蒸気を成形型1のキャビティ10内に供給して吹き込むとき以外、閉じているが、加熱流体供給路6の開閉弁34は基本的に常時開いており、水蒸気送出路30から送り出される水蒸気を加熱流体として、加熱流体供給路6を通して供給されるようになっている。このように加熱流体供給路6を通過した水蒸気は、加熱流体供給分岐路6aから成形型1の型加熱用流路5にその入口22から供給され、型加熱用流路5を通過した後に、その出口23から水蒸気返送路36へと出て行く。このように水蒸気を成形型1の型加熱用流路5に通過させる際に、水蒸気によって成形型1を加熱することができるものであり、成形型1の温度が低下することを防ぐことができるものである。型加熱用流路5を通過した水蒸気は水蒸気返送路36へ出て行くが、成形型1を加熱するために熱を奪われて温度が低下しているので、水導入路27からボイラー25に返送され、再度、水蒸気に再生される。
Here, in FIG. 1, the on-off
一方、図2において、水蒸気発生装置3の水蒸気送出路30に分岐接続された予熱用水蒸気供給路41にも、水蒸気送出路30から水蒸気が常時供給されている。予熱用水蒸気供給路41を通過した水蒸気は熱交換器7の導入室43に入り、熱交換パイプ51を通過した後に導出部44に移流し、この後に水蒸気返送路46へと排出される。また送風器49によって空気が熱交換室45内に送り込まれており、この空気が熱交換室45を通過する際に、熱交換パイプ51を通過する水蒸気と熱交換され、熱交換室45内で空気が加熱される。この加熱された空気は加熱流体として、熱交換室45から加熱流体供給路48へ送り出され、加熱流体供給路48を通過した加熱空気は予熱器40を構成する予熱用パイプ40aに一端の入口50から供給される。貯留槽14内には常にコーテッドサンド2が貯留されており、貯留槽14の中央部内に配置される予熱用パイプ40aはコーテッドサンド2内に埋められた状態にあるので、加熱空気が予熱用パイプ40aを通過する際に、コーテッドサンド2を加熱して、コーテッドサンド2を予備加熱することができる。予熱用パイプ40aを通過した加熱空気は、端部の出口53から大気中に排出される。また、熱交換器7を通過して水蒸気返送路46へ排出された水蒸気は温度が低下しているので、水導入路27からボイラー25に返送され、再度、水蒸気に再生される。ここで、予熱用パイプ40aに、その長手方向に沿って多数の小穴を設けておき、予熱用パイプ40aを通過する加熱空気がこの小穴から吹き出すようにしてもよく、このようにすれば、加熱空気をコーテッドサンド2に直接作用させて、コーテッドサンド2の予備加熱をより効率よく行なうことができるものである。
On the other hand, in FIG. 2, steam is always supplied from the
次に、上記の装置を用いて鋳型を製造する方法について説明する。まず、成形型1の注入口11に貯留槽14のノズル口17を接続する。そしてノズル口17のコック39を開いて、貯留槽14に貯留されたコーテッドサンド2を成形型1に供給し、キャビティ10内にコーテッドサンド2を充填する。成形型1の排気口13は網12で塞いであるので、コーテッドサンド2が排気口13から洩れ出すことはない。成形型1のキャビティ10にコーテッドサンド2を充填した後、貯留槽14のコック39を閉じ、成形型1の注入口11から貯留槽14の接続を外し、成形型1にコーテッドサンド2を充填する工程を終了する。
Next, a method for producing a mold using the above apparatus will be described. First, the
次に、成形型1の注入口11に水蒸気供給路4を接続する。水蒸気供給路4の先端部には接続ノズル54が設けてあり、この接続ノズル54を注入口11に差し込んで装着することによって、注入口11に水蒸気供給路4を接続するようにしてある。そして開閉弁33を開くと、水蒸気発生装置3の水蒸気送出路30から送り出された水蒸気は、水蒸気供給路4を通して成形型1のキャビティ10内に吹き込まれる。成形型1内に水蒸気が吹き込まれると、コーテッドサンド2の表面に水蒸気が接触することによって、水蒸気が有する高い潜熱によってコーテッドサンド2を直接加熱することができ、コーテッドサンド2の温度は100℃付近にまで急速に上昇する。しかも水蒸気はコーテッドサンド2の粒子間を通って成形型1内の全体に浸透し、成形型1内のコーテッドサンド2を均一な温度に加熱することができるものである。成形型1内に注入口11から吹き込まれた水蒸気は、成形型1内のコーテッドサンド2を加熱した後、排気口13から排気される。
Next, the water
成形型1内に吹き込まれた水蒸気の潜熱でこのようにコーテッドサンド2を急速に加熱して、コーテッドサンド2の粘結剤を短時間で固化乃至硬化させることができ、鋳型の造型時間を短縮することができるものである。このように成形型1内のコーテッドサンド2の粘結剤を固化乃至硬化させて鋳型を造型する工程を終了した後、成形型1の注入口11から水蒸気供給路4の接続ノズル54を外し、再度上記のように注入口11に貯留槽14を接続して、成形型1にコーテッドサンド2を充填する工程に戻る。
In this way, the
ここで、上記のように、成形型1は型加熱用流路5に水蒸気を通すことによって温度が低下しないように加熱されている。従って、鋳型の造型の工程で、成形型1に水蒸気を吹き込んでコーテッドサンド2を加熱するにあたって、水蒸気の熱の一部が成形型1に奪われることを防ぐことができるものであり、水蒸気によるコーテッドサンド2の加熱効率を高く維持することができ、鋳型の造型時間をより短縮することが可能になるものである。
Here, as described above, the
また、上記のように、貯留槽14から成形型1に供給されるコーテッドサンド2は、予熱器40で予備加熱されている。従って、成形型1に水蒸気を吹き込む初期において、水蒸気の潜熱がコーテッドサンド2に奪われることを防いで、水蒸気が成形型1内で凝縮することを抑制することができるものであり、水蒸気によるコーテッドサンド2の加熱効率を高く維持して、鋳型の造型時間をより短くすることが可能になるものである。
Further, as described above, the
そして、成形型1内に水蒸気を吹き込むのは、成形型1内のコーテッドサンド2を加熱して鋳型を造型する工程だけであるが、上記のように、水蒸気発生装置3で生成された水蒸気を用いて、成形型1を加熱したり、貯留槽14内のコーテッドサンド2を加熱したりするようにしているものであり、成形型1の加熱やレジンコーテッドサンド2の加熱は、鋳型の造型工程だけでなく、コーテッドサンド2を成形型1に充填する工程においても、常時行なわれるものである。従って、水蒸気発生装置3で水蒸気が常時生成されていても、鋳型を造型する工程以外でも水蒸気を有効利用することができ、鋳型造型工程以外では水蒸気が無駄に放出されたりするというようなことがなくなって、
水蒸気を常時有効に利用することができるものである。
The steam is blown into the
Water vapor can always be used effectively.
図3は、熱交換器7で生成した加熱流体としての加熱空気を用いて、貯留槽14内のコーテッドサンド2を予備加熱する予熱器40の他の実施の形態を示すものである。貯留槽14の下部には、貯留槽14内を上下に仕切る中仕切り床57が設けてある。この中仕切り床57は幅方向に2分割した一対のシャッター板57a,57aからなるものであり、各シャッター板57a,57aは回動軸58によって上下回動自在に貯留槽14に取り付けてある。また各シャッター板57aには上下に開口する多数の通気孔59が全面に亘って穿設してある。通気孔59の内径は、コーテッドサンド2の粒径より小さい寸法に形成されるものである。そして各シャッター板57a,57aが水平状態にあるときには、貯留槽14内を上下に仕切る中仕切り床57となる。貯留槽14に供給されるコーテッドサンド2は、この中仕切り板57の上に貯留されるものである。また各シャッター板57a,57aを回動軸58を中心に下方へ回動させると、各シャッター板57a,57aを観音開き状態で開くことができるものである。この中仕切り床57の下側において、貯留槽14内には、多数の吐出口を設けた温風吐出ノズル61が設けてある。そして一端を熱交換器7に接続した既述の加熱流体供給路48の他端が、温風吐出ノズル61に接続してある。
FIG. 3 shows another embodiment of a
上記の通気孔59を設けた中仕切り床57と温風吐出ノズル61を具備して予熱器40が形成されるものである。そして上記のように、熱交換器7の熱交換室45内で加熱された空気は加熱流体供給路48へ送出されるものであり、この加熱空気が加熱流体供給路48を通過した後に温風吐出ノズル61に供給されると、温風吐出ノズル61から加熱空気が貯留槽14内に吐出される。この貯留槽14内に吐出された加熱空気は中仕切り床57の通気孔59を通して上昇し、中仕切り床57の上に貯留されているコーテッドサンド2の粒子間を加熱空気が通過し、この際に、加熱空気によってコーテッドサンド2を加熱して、コーテッドサンド2を予備加熱することができるものである。
The
このように貯留槽14内で予熱したコーテッドサンド2を成形型1に充填するときには、中仕切り床57を構成するシャッター板57a,57aを下方へ回動させて開き、中仕切り床57の上のコーテッドサンド2を、コック39付きのノズル口17へと流下させ、ノズル口17から成形型1に供給することによって、行なうことができるものである。
When the
図4は本発明の他の実施の形態の一例を示すものである。成形型1は既述の図1の実施の形態と同様に形成してあり、水蒸気発生装置3も既述の図1や図2の実施の形態と同様に形成してある。図4の実施の形態では、水蒸気発生装置3の水蒸気送出路30に水蒸気供給路4を分岐接続する他に、熱交換用水蒸気供給路65が分岐接続してある。66は熱交換用水蒸気供給路65に設けた開閉弁である。
FIG. 4 shows an example of another embodiment of the present invention. The
この熱交換用水蒸気供給路65は型加熱用熱交換器42に接続してある。型加熱用熱交換器42は熱交換パイプ67を通した熱交換室68を備えて形成されるものであり、熱交換用水蒸気供給路65は熱交換室68の一端部に接続されるものである。熱交換室68の他端部には、水蒸気返送路69の一端が接続してあり、水蒸気返送路69の他端は水蒸気発生装置3の水導入路27に分岐した状態で接続してある。70は水蒸気返送路69に設けた開閉弁である。また熱交換パイプ67の一端の入口71には熱媒体供給路72が、熱交換パイプ67の他端の出口73には加熱流体供給路6が、それぞれ接続してある。加熱流体供給路6は、図1の実施の形態と同様に、その先端部の加熱流体供給分岐路6a,6aによって、成形型1の型加熱用流路5の入口22に接続してある。型加熱用流路5の出口23には熱媒体返送路74の一端が接続してあり、熱媒体返送路74の他端は熱媒体タンク75に接続してある。上記の熱交換パイプ67の入口71に一端を接続した熱媒体供給路72の他端は熱媒体タンク75に接続してあり、この熱媒体供給路72には循環ポンプ76が設けてある。熱媒体タンク75には液状の熱媒体が貯留してある。このような熱媒体としては特に限定されるものではないが、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリンや鉱油などを用いることができる。また市販の具体例を挙げると、新日鉄化学(株)製の「サームエス」(アルキルナフタレン、ジフェニルジフェニルエーテル、アルキルジフェニルエーテル、水素化トリフェニル)がある。
The heat exchange
図4の装置にあって、循環ポンプ76を作動させることによって、熱媒体タンク75内の熱媒体が熱媒体供給路72を通して型加熱用熱交換器42の熱交換パイプ67に供給されている。一方、水蒸気発生装置3で生成された水蒸気は、水蒸気送出路30から熱交換用水蒸気供給路65を通して型加熱用熱交換器42の熱交換室68に供給されている。このように水蒸気が熱交換室68に供給されると、熱交換パイプ67に供給されて通過する熱媒体が水蒸気と熱交換されて加熱される。この加熱された熱媒体は加熱流体として熱交換パイプ67から加熱流体供給路6に送り出される。そして加熱された熱媒体は加熱流体供給路6から成形型1の型加熱用流路5に流入し、型加熱用流路5を通過する際に成形型1を加熱することができるものである。このようにして既述の図1と同様にして成形型1を予備加熱することができるものであり、型加熱用流路5から送り出された熱媒体は成形型1を加熱することによって熱を奪われて温度が低下しており、熱媒体返送路74を通して熱媒体タンク75に返送される。また熱交換用水蒸気供給路65から熱交換室68に供給された水蒸気は、熱交換室68を通過した後に水蒸気返送路69へ出て行くが、熱媒体を加熱するために熱を奪われて温度が低下しているので、水導入路27からボイラー25に返送され、再度、水蒸気に再生される。
In the apparatus of FIG. 4, by operating the circulation pump 76, the heat medium in the
このように、図4の装置では、水蒸気発生装置3から供給される水蒸気と熱交換して熱媒体を加熱し、この加熱した熱媒体で成形型1の予備加熱を行なうようにしたものである。このものにあっても、成形型1を予備加熱することによって、鋳型の造型時間をより短縮することが可能になるものであり、また水蒸気発生装置3で生成される水蒸気を、鋳型を造型する工程以外でも有効利用することができるものである。
As described above, in the apparatus of FIG. 4, the heat medium is heated by exchanging heat with the water vapor supplied from the
図5は本発明の他の実施の形態の一例を示すものである。貯留槽14及び予熱用パイプ40aからなる予熱器40は既述の図2の実施の形態と同様に形成してあり、水蒸気発生装置3も既述の図1や図2の実施の形態と同様に形成してある。図2の実施の形態では熱交換器7を空気を加熱流体として送り出すものとして形成したが、図5の実施の形態では熱媒体を加熱流体として送り出すものとして形成するようにしてある。
FIG. 5 shows an example of another embodiment of the present invention. The
すなわち、水蒸気発生装置3の水蒸気送出路30に接続した予熱用水蒸気供給路41が熱交換器7に接続してある。図5の実施の形態の熱交換器7は、熱交換パイプ80を通した熱交換室81を備えて形成されるものであり、予熱用水蒸気供給路41は熱交換室81の一端部に接続されるものである。熱交換室81の他端部には、水蒸気返送路82の一端が接続してあり、水蒸気返送路82の他端は水蒸気発生装置3の水導入路27に分岐した状態で接続してある。83は水蒸気返送路82に設けた開閉弁である。また熱交換パイプ80の一端の入口84には熱媒体供給路85が、熱交換パイプ80の他端の出口86には加熱流体供給路48が、それぞれ接続してある。加熱流体供給路48は、予熱器40を構成する予熱用パイプ40aの入口50に接続してある。予熱用パイプ40aの出口53には熱媒体返送路88の一端が接続してあり、熱媒体返送路88の他端は熱媒体タンク89に接続してある。上記の熱交換器7の熱交換パイプ80の入口84に一端を接続した熱媒体供給路85の他端は熱媒体タンク89に接続してあり、この熱媒体供給路85には循環ポンプ90が設けてある。熱媒体タンク89には上記したような液状の熱媒体が貯留してある。
That is, the preheating
図5の装置にあって、循環ポンプ90を作動させることによって、熱媒体タンク89内の熱媒体が熱媒体供給路85を通して熱交換器7の熱交換パイプ80に供給されている。一方、水蒸気発生装置3で生成された水蒸気は、水蒸気送出路30から予熱用水蒸気供給路41を通して熱交換器7の熱交換室81に供給されている。このように水蒸気が熱交換室81に供給されると、熱交換パイプ80に供給されて通過する熱媒体が水蒸気と熱交換されて加熱される。この加熱された熱媒体は加熱流体として熱交換パイプ80から加熱流体供給路48に送り出される。そして加熱された熱媒体は加熱流体供給路48から貯留槽14に設けた予熱パイプ40aに流入し、予熱パイプ40aを通過する際に貯留槽14内のコーテッドサンド2を加熱することができるものである。このようにして既述の図2と同様にしてコーテッドサンド2を予備加熱することができるものであり、予熱パイプ40aから送り出された熱媒体はコーテッドサンド2を加熱することによって熱を奪われて温度が低下しており、熱媒体返送路88を通して熱媒体タンク89に返送される。また予熱用水蒸気供給路41から熱交換室81に供給された水蒸気は、熱交換室81を通過した後に水蒸気返送路82へ出て行くが、熱媒体を加熱するために熱を奪われて温度が低下しているので、水導入路27からボイラー25に返送され、再度、水蒸気に再生される。
In the apparatus of FIG. 5, the heat medium in the
このように、図5の装置では、水蒸気発生装置3から供給される水蒸気と熱交換して熱媒体を加熱し、この加熱した熱媒体で貯留槽14内のコーテッドサンド2の予備加熱を行なうようにしたものである。このものにあっても、コーテッドサンド2を予備加熱することによって、鋳型の造型時間をより短縮することが可能になるものであり、また水蒸気発生装置3で生成される水蒸気を、鋳型を造型する工程以外でも有効利用することができるものである。
As described above, in the apparatus of FIG. 5, the heat medium is heated by exchanging heat with the steam supplied from the
1 成形型
2 コーテッドサンド
3 水蒸気発生装置
4 水蒸気供給路
7 熱交換器
8 過熱器
14 貯留槽
30 水蒸気送出路
40 予熱器
41 予熱用水蒸気供給路
48 加熱流体供給路
DESCRIPTION OF
30
41 Preheating
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