JPH06154942A

JPH06154942A - 鋳物砂を再生する方法、再生機および多段式再生装置

Info

Publication number: JPH06154942A
Application number: JP5181232A
Authority: JP
Inventors: Dietmar Boenisch; ベニシュディートマール
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-07-24
Filing date: 1993-07-22
Publication date: 1994-06-03
Also published as: EP0580084A2; DE4315893A1; TR27795A; EP0580084A3; US5515907A

Abstract

(57)【要約】【目的】鋳物砂を再生する簡単かつ経済的な方法およ
び再生機を提供する。【構成】該方法は、再生の間に排気中のダスト密度を
常時測定し、かつ該測定値を再生工程を制御するための
信号として利用することよりなる。該再生機は、排気導
管の直前およびその中に、貫流する排気のダスト含量を
測定するための少なくとも１つの測定装置が配置されて
おり、該測定装置が再生工程を制御する制御装置に接続
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋳物砂を再生する方法
および該方法を実施するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋳物砂の再生の目的は、鋳物砂の粒子を
意図的に添加されるかまたは鋳造の際に生じる異種成
分、たとえばベントナイト、合成樹脂、炭塵、コークス
塵および他の不純物から分離し、これを材料から空気力
で排出し、従って再生物が新しい砂の品質を獲得し、か
つ中子のために再び使用することができることである。
再生は、セパレータが後方に接続された再生機内で実施
する。その際、再生機内で分離したダストは連続的また
は断続的に少なくとも１つの空気流により排出され、か
つセパレータに移送され、セパレータ内にダストが収容
され、かつ分離される。セパレータの構造形式に応じて
ダストを全部またはダストの種類により分けて分離する
ことができる。

【０００３】種々の原理により作動する再生装置、たと
えば組込部材、たとえば渦流部材または相当物を有して
いてもよい回転ドラムまたは空気力または機械的な衝撃
または遠心力の清浄機を有する再生機、流動床再生機お
よび定着式サンド磨砕機としての再生機が公知である。
セパレータとしてはたいていの場合後方に接続された微
粒子ダストフィルタを有するサイクロン分離機が使用さ
れる。

【０００４】使用済の砂中に３０質量％までおよびそれ
より多い含量で含有されていてもよく、かつ更に種々の
要求が提起される異なる状態の形で存在するベントナイ
トは再生の際に特に障害となる。ベントナイトは、循環
で供給される鉄および鋼鋳造の作業砂中に、鋳型砂形成
に必要な活性ベントナイトとしておよび硬質ベントナイ
トの形のバラスト物質として存在し、該硬質ベントナイ
トは鋳造金属の加熱によりその結合力が消失し、かつた
いていの場合硬質の外皮として砂粒子に焼き付けられ
る。硬質ベントナイト形成はまたしばしばオーライト
（oolite）形成と称せられる。硬質ベントナイトは再生
の進行中に衝撃または衝突により飛散するかまたは集中
的な粒子と粒子の摩擦により磨砕する必要があり、その
際、有利には砂粒子が磨砕処理を同時に完成させる。

【０００５】活性および硬質ベントナイト、炭塵および
中子結合剤残部からなる再生の間に排出すべき残留物は
多くの再生機に過大な要求を課し、従って長過ぎる再生
時間が必要であるかまたはこの再生機で製造される中子
の特性が著しく劣化するような多くの残留ダスト量が再
生機内に残留する。現在最も一般に使用されているコー
ルドボックスおよびホットボックス法の合成樹脂結合剤
に関する残留ダスト含量は主に０．５質量％未満である
べきであり、そうでなければ再生物は多くの新しい砂混
和剤で改良し、かつ高められた合成樹脂量を使用しなけ
ればならないことが示された。この方法は経済的および
環境保護の理由から著しく制限されるべきである。

【０００６】再生機に供給される使用済の砂の組成を１
回および同一の鋳造において短い時間間隔で著しく変化
することができ、従って再生条件を相当して変化しなけ
ればならないことが種々の研究により判明した。鋳造者
はそのような変化にそれぞれの要求を知らなければ相当
することができない。従って、たとえば鋳造所の常に同
じ位置で取り出される使用済の砂が、良好な再生物品質
を得るためには２０〜８０分の再生時間を適合させなけ
ればならないような異なる組成を有することが判明し
た。しかしながら、鋳造者は、再生の間になお再生条件
を適合させるために、十分に短い時間で必要なデータを
提供できる試験方法を有しない。従って再生は実際には
この場合に恒常的な３０分の装入時間でおよび未変化の
磨砕および除塵条件で行われ、従って最適な達成可能の
再生物品質でないにもかかわらず不要なエネルギ損失お
よび回避される装入量効率を生じる。

【０００７】鋳物砂は鋳型砂および中子砂の変動する量
割合のためにおよびチャージからチャージへの種々の熱
的負荷のために区別される。しかしながらチャージを再
生する際に再生の間に個々の要求は変動する。鋳物砂の
再生の際に、それぞれ平均値に調整されたパラメータ、
たとえば機械の運転時間、装入量速度、衝突または磨砕
強度および除塵効率が変化しないままであることにより
多くの失敗が生じる。不経済な運転方法および不完全な
再生物は中子および個々の鋳物品質に著しく影響する。
困難なことには更に、磨砕および除塵工程で短期間に必
要である変更を単独でおよび互いに一致して実施するた
めに、現在の機械はその構造形式により設置されず、か
つ不適当であることが生じた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ダス
トを空気力で排出する再生機を使用して鋳物砂を再生す
るための簡単かつ経済的な方法を提供することであっ
た。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題は、本発明によ
り、再生の間に排気中のダスト密度を常時測定し、かつ
該測定値を再生工程を制御するための信号として利用す
ることにより解決される。

【００１０】この方法を使用して、変動する要求に自動
的に適合することができる、自体制御された実施工程お
よび自体制御された再生機が可能である。測定装置の測
定端子またはセンサが再生機の排気導管の直前またはそ
の中に配置され、セパレータに流動する空気中のダスト
密度を測定し、かつ連続的または断続的に制御装置にそ
の測定値が供給される。再生機の種類に応じてほかのセ
ンサを、たとえば温度または湿度を測定するために設け
ることもできる。有利にはファジープロセッサを備えた
制御装置により信号が相当して処理され、かつ再生機の
個々の調整部材を制御する。再生機の後方に接続された
セパレータの調整部材および再生物搬送機および／また
は再生機の前方に接続された使用済砂計量器の調整部材
もこれらの信号により制御することができる。

【００１１】磨砕再生機での実験においては、柔軟なベ
ントナイト板が滑剤としてはたらくために、装入の開始
段階で多量のごく微細な活性ベントナイトダストの存在
により硬質ベントナイトの磨砕が妨害されることが判明
した。炭塵も類似の潤滑特性を有する。従ってこの砂の
成分をまず排気ダスト測定を制御して再生機のごくわず
かの磨砕強度で分離し、かつ排出すべきである。この物
質の一部は不利には中子砂中に、有利には鋳型砂中に存
在するので、該物質は再利用可能のダスト状有価物とし
て分けて収容される。排気導管中で低いダスト密度が示
されてはじめて磨砕工程の開始が有効であり、該開始は
今のところなお再利用可能でない残留物の適合した除塵
に随伴される。それにより最適な再生効率および著しく
短縮された再生時間が達成可能であり、それにより再生
の品質および経済性が決定的に改良されるだけでなく、
鋳物工業のその廃棄物処理が重要な問題を提供している
残留物量を最小にする。

【００１２】再生物品質はかなりの程度で残留ダスト含
量により決定され、該含量はできるだけ０に近くなるべ
きである。従って、本発明による方法においては再生サ
イクルは微粒子の除塵の時間をもって終了し、除塵にお
いて磨砕作用はほとんど除外され、それによりほかのダ
ストがもはや生じることがない。センサがほとんどダス
トのない排気を信号化してはじめてチャージは開放さ
れ、かつ自動的に排出される。

【００１３】ダスト密度を測定するために現在の技術は
多くの可能性、たとえば光源およびフォトセルを有する
光ボックスの使用を提供し、この場合に排気流中のダス
トにより弱められた光線が再生機のための制御機能を荷
う。高いダスト負荷においては、光の通過は著しく減少
し、従って、測定区間のために減少した、しかし釣合い
のとれたダスト量を有するバイパス供給が好ましい。光
窓、フォトセルおよびほかのセンサ部材上のダスト堆積
は、恒常的な新鮮な空気洗浄により阻止されるべきであ
る。除塵空気量を変動する場合は測定感度の適合に注意
すべきである、それというのもこれにより排気中のダス
ト濃度が変動するからである。

【００１４】ダスト密度を測定するためのもう１つの可
能性は、ダスト空気流中の赤外線測定、超音波測定、容
量測定および導電性測定を提供する。有利には、異なる
測定法を互いに並行してまたは相次いで使用することも
できる。高いダスト密度の場合は超音波測定が、これに
対して低い場合は光透過性測定がよりよい感度を提供す
ることができる。アイソトープ−または放射性指示薬を
ダスト密度を測定するために使用することもできる。活
性ベントナイトはなお電解質を含有するので、それに対
して要求される測定法で排気流中のその含量を測定する
ことができる。

【００１５】鋳造工程においてはしばしば全部の循環砂
のために高い再生度が必要でない。たとえば湿式鋳型砂
または冷間成形樹脂中子砂のためには、比較的高い砂純
度が必要であるＰＵＲ−コールドボックス−またはホッ
トボックス中子砂に対してよりもかなり低い再生度です
でに十分である。従って、実際には用意される中子のた
めに必要な純度までの部分的再生のみが求められる。そ
のために個々の砂種類のために種々の特徴を有する再生
機種類を使用し、かつ必要な場合は多段式再生装置にい
っしょに接続する(Giesserei 76,1989,No.10/11,３５０
〜３５８頁)。

【００１６】公知の装置においては個々の実施工程での
再生度は公知でない。従って、再生物はしばしば低く再
生され、かつ欠点を有する。安全のためには再生物をそ
れぞれ必要な純度より高い純度に再生する。このことは
時間およびエネルギがかかり、かつ不要の廃棄物量を増
加する。

【００１７】そのような多段式再生法においては、本発
明により排気のダスト密度を少なくとも１つの工程で測
定し、かつ測定値を該工程、前の工程および／または後
の工程を制御するための信号として利用する。最適な成
果を達成するためには、それぞれの工程でダスト密度を
測定し、かつ測定値をそれぞれの再生工程を制御するた
めにおよび鋳物砂を１つの工程から次の工程に移行する
ために利用することができる。

【００１８】

【実施例】本発明を以下の実施例により説明する。

【００１９】図１で示された再生機は底板２を有する容
器１を有する。容器１の側面におよび底板２の下側にリ
ング状の空気室３および４が配置されており、該空気室
に除塵空気のための供給導管５，６が通じている。減圧
または吸引下で供給される貫流空気を導入するために下
側の空気室３はリング状包囲ノズル７を介して容器１の
内側と接続されている。横方向の空気を導入するために
充填高さ１０の上側に上側の空気室４が開口９を介して
容器１の内側と接続されている。

【００２０】矢印８により示される貫流空気流は使用済
砂の磨砕された不純物粒子を吸収し、該粒子は排気導管
１２を通り図示されていないセパレータに導かれ、該セ
パレータは微粒子フィルタを有するサイクロン分離機か
らなっていてもよい。矢印１１により示される横方向の
空気流は同様に導管１２に通じており、かつ不純物粒子
を除去するために使用される貫流空気流８が比較的粗い
ダスト粒子を分離装置まで搬送するために弱すぎる場合
はダスト排出を補助する。底板２の中央に回転数を制御
可能のモータ１３が設置され、該モータはシャフト１４
を介して磨砕ロータ１５を駆動する。再生すべき砂は閉
鎖可能の充填口１６を介して充填高さ１０まで計量して
装入され、かつ装入所要時間の終了後取り出し口１７に
より排出される。

【００２１】ダスト含有の排気２０は排気導管１２内
の、センサ１８ａ、１８ｂおよび１９ａ、１９ｂの測定
位置１８および１９を通過し、該測定位置は光ボックス
１８および超音波測定区間１９として形成される。光ボ
ックス１８および超音波測定区間１９は異なる測定感度
を有し、かつ時間的に並行してまたは相次いで作用して
作動することができる。装入する場合に応じて排気導管
内にまたは容器壁に別の図示されていない測定端子を有
していてもよく、該端子は反応進行中の温度または湿度
を測定するかまたは変向フラップ２３を制御する。

【００２２】測定端子の信号は認識可能の計算機内であ
いまいな論理的方法により処理する。そのために該計算
機に集積ファジーユニット、たとえばFuzzy-166型チッ
プまたはそれより高度のものを有するマイクロプロセッ
サを装備する。

【００２３】空気室３から生じる貫流空気流８は弁２１
を介しておよび空気室４から生じる横方向の空気流１１
は弁２２を介して、すなわち空気流８および１１の合計
を全部の再生時間の経過中にほぼ同じに維持するように
制御可能である。このことは測定位置１８および１９を
通過する排気量２０が同じであり、かつダスト密度が供
給される種々の空気量により影響されないという利点を
有する。そうでなければ補償回路が必要である。

【００２４】光ボックス１８および超音波測定位置１９
の排気中のダスト密度により変更される信号は、制御装
置を介して磨砕ロータ１５のための駆動モータ１３の回
転数を変動するためにおよび弁２１および２２を開放ま
たは閉鎖するために利用する。それにより磨砕強度と除
塵効率を互いに別々に制御することができ、このことは
変動する条件での再生の高い柔軟性および適合可能性を
保証する。それとともに工程の開始および終了を充填口
１６および取り出し口１７で閉鎖装置を介して制御する
こともできる。更に、これらの信号は、本来の強力な磨
砕工程の前に大部分摩耗した活性ベントナイトおよび炭
塵を再使用するために分けて収容すべきである場合に、
相当する変向フラップ２３を別々の排気路２０および２
４および固有のセパレータ装置に対して制御するために
使用可能である。

【００２５】図２は多くのベントナイト含有の鋳物砂を
再生する場合の本発明による方法を使用して適合される
プロセス制御を示す。全部の再生時間を多くの時間部分
に分け、その長さはセンサ１８ａ、１８ｂおよび１９
ａ、１９ｂにより決定される。

【００２６】始めに、磨砕ロータ１５をごく緩慢に回転
して、該ロータはこの段階で本来は撹拌機としてのみ作
用し、かつ開いた弁２１および閉じた弁２２で材料の強
い貫流空気が有利には有価物を排出する。有価物はフラ
ップ２３により排気導管２０に供給される。分離された
有価物は鋳型砂循環に戻すために用いることができる。
このダストは多量の活性ベントナイトおよび未消費の輝
炭物質形成剤、たとえば炭塵を含有する。経験的に長い
時間ｔ₀〜ｔ₁の間にごくわずかな駆動エネルギが必要で
あり、従って機械の摩耗が少なく、このことは本発明に
よる方法の高い経済性を提供する。センサ１８が排気中
でなお低いダスト密度を示す場合は、制御装置を再生機
に自動的に比較的高い回転数および比較的少ない貫流空
気量８で横方向の空気１１を合わせて強くして接続す
る。今や進行する弱い磨砕工程ｔ₁〜ｔ₂において、依然
としてなお砂粒子に付着する活性ベントナイトを磨砕
し、高まる量の硬質ベントナイト、中子結合剤残部およ
びほかのバラスト物質と並んで排出する。この場合に残
留物の分離とともに排気路２４を開放するために排気フ
ラップ２３の切り換えが好ましい。測定端子が再び低下
するダスト密度を確認するとすぐに本来の強力な磨砕工
程ｔ₂〜ｔ₃に切り換え、該工程で大量の硬質ベントナイ
ト外皮および砂粒子のエッジおよび縁を磨砕する。その
後磨砕ロータの回転数を再び低下しておよび貫流空気を
強化して光ボックス１８ａ、１８ｂを制御して再生物品
質のために特に重要な微粒子の除塵工程ｔ₃〜ｔ₄を実施
し、該工程はｔ₄で再生物の排出とともに終了する。時
間ｔ₄は砂により異なり、価値の高い鋳造物を製造する
ためのその正確な維持は不可欠であるが、本発明による
方法により保証される。

【００２７】従って、再生機が排気中のダスト密度を制
御して多くの再生工程を実施する場合は、その時間およ
び磨砕強度は砂粒子に焼き付けられたまたは付着した不
純物の量および硬度、再生機の充填度および能力に依存
する。

【００２８】プロセス制御は、図２に示されるように、
段階的に行うかまたはファジー制御で滑らかに行うこと
ができる。プロセス制御はベントナイト含有の使用済の
砂の場合に特に有効であるが、合成樹脂だけを含有する
成形材料を再生するために使用することもできる。

【００２９】図３に示されたバッフル式再生機Ｐはそれ
ぞれ１つの吹き込み管２５、２６を有する２つの槽３１
および３２を有する。吹き込み管２５、２６の空気供給
はそれぞれ１つの配属された弁２７、２８により制御す
る。槽３１、３２の内側空間はモータにより調整可能の
移行フラップ３０により互いに結合されている。それぞ
れの槽３１、３２および調整弁２９を介して空気を供給
するカスケード分級機Ｋは固有の排気導管１２を有し、
該導管内に測定位置１８が貫流する排気中のダスト密度
を測定するために設けられている。第１の槽３１の排気
導管１２内に測定位置１８より上側になお第２の測定位
置１９が設けられており、そのセンサは排気中の有価物
に反応し、かつその信号は排気路２０および２４の間の
変向フラップ２３の位置を制御する。カスケード分級機
Ｋは大きすぎる粒子のための分離装置３３を有し、該粒
子は図示されていないバンカーに移行する。ばらのダス
トおよび大きすぎる粒子を含まない中間再生物はバンカ
ーＢに収容され、該バンカーから装入目的に応じて直接
排出するかまたは更に再生するためにサンド磨砕機とし
て形成される再生機Ｓに供給される。

【００３０】この装置を作動するために、用意された使
用済の砂を開口１６により第１の槽３１に充填し、かつ
釣鐘状バッフル３４に向かって少ない空気強度で吹き込
む。その際、主に炭塵および活性ベントナイトからなる
排気中のダストは図示された位置でフラップ２３を使用
して有価物分離機に導かれる。それに対して測定位置１
９のセンサーが、それより低い位置のセンサー１８によ
り認められる、全部のダスト量に比較して低い割合の活
性ベントナイトを全く測定しないかまたはなおごくわず
かに測定する場合は、排気路２４に対するフラップ２３
を残留物分離機に切り換える。

【００３１】空気式のバッフル式再生機は連続的運転ま
たは装入式運転で作動することができる。第１の槽３１
の測定された排気中のダスト密度が予め選択された限界
値を下回る場合は、移行フラップ３０を砂が第２の槽３
２に強化されて移行するような位置に動かす。そこで砂
を高い強度で釣鐘状バッフル３５に向かって吹き込む。
しかしながら空気供給は、粒子に付着する不純物が増加
して粗くなり、かつ分離されるが、砂粒子が粉砕されな
いような値に限定される。その際、少ない砂摩耗のため
に意図的にカスケード分級機Ｋに流れる砂粒子上の多く
の割合の不純物を甘受する。流動床再生機としてもはた
らくことができるカスケード分級機Ｋ内で、砂を更に除
塵し、かつ大きすぎる粒子から分離する。今やばらのダ
ストを含まない砂を直接ホットボックスまたは冷間成形
樹脂中子のために使用するかまたは鋳型砂修復のために
使用することができる。実際には新しい砂品質が必要で
ある比較的感度のよい結合剤種類を有する中子製造のた
めには、そのために必要な再生物量を磨砕再生機Ｓ内で
更に再生するだけでよい。この再生機は、砂にたとえば
５秒の時間の短い強力な磨砕工程を実施する場合に、砂
粒子上になお存在する硬質ベントナイトおよび／または
ほかの不純物残量を測定するために制御装置として使用
することができる。このことはたとえば異なる装入目的
および結合剤消耗のための再生機の適性を検査するため
に有利である。

【００３２】特にコンパクトなかつ場所を節約した構造
が必要な場合は、バッフル状再生機に平坦な底部を有す
ることができ、該底部上で吹き込み管の間で少なくとも
１つの磨砕ロータを作動する。予備再生を空気式バッフ
ル式清浄機とは別の清浄機内で行うかまたはダスト密度
をバイパス導管内で測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による方法を実施するためのサンド磨砕
機としての再生機である。

【図２】装入物を再生するための個々の処理工程の図で
ある。

【図３】本発明による多段式再生装置である。

【符号の説明】

１２排気導管、１３モータ、１６充填口、
１７取り出し口、１８，１９測定位置、２０排
気、２３変向フラップ、２７，２８，２９弁、
３０移行フラップ、３１，３２槽

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ダストを空気力で排出する再生機内で鋳
物砂を再生する方法において、再生の間に排気中のダス
ト密度を常時測定し、かつ該測定値を再生工程を制御す
るための信号として利用することを特徴とする、鋳物砂
を再生する方法。
【請求項２】再生時間および測定されたダスト密度に
依存してダストを利用可能の有価物および廃棄物に分け
て分離する、請求項１記載の方法。
【請求項３】ダスト密度を光線測定、超音波測定、容
量測定および／または導電性測定を使用して測定し、か
つ相当するセンサーから供給される信号を空気流の強度
を制御するために利用する、請求項１または２記載の方
法。
【請求項４】少なくとも１つの回転する工具を有する
再生機において、前記信号を回転する工具の回転数を制
御するために利用する、請求項１から３までのいずれか
１項記載の方法。
【請求項５】鋳物砂および／または排気の温度および
／または湿度を測定し、かつ該測定値の信号を再生工程
を制御するためにいっしょに利用する、請求項１から４
までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】あいまいな論理またはファジー技術の方
法により信号を処理する、請求項１から５までのいずれ
か１項記載の方法。
【請求項７】多段式再生において、排気中のダスト密
度を少なくとも１つの工程で測定し、かつ該測定値を該
工程、前の工程および／または後の工程を制御するため
の信号として利用する、請求項１から６までのいずれか
１項記載の方法。
【請求項８】排気中のダスト密度をそれぞれの工程で
分けて測定し、かつ該測定値をそれぞれの再生工程を制
御するためにおよび鋳物砂を１つの工程から次の工程に
移行するために信号として利用する、請求項７記載の方
法。
【請求項９】空気力で作動する再生機（Ｐ）におい
て、噴射空気をそれぞれの構成部材またはそれぞれの槽
（３１．３２）内で分けて制御する、請求項７または８
記載の方法。
【請求項１０】サンド磨砕機（Ｓ）を有する再生装置
において、砂粒子に付着する不純物の残留含量を調整す
るために短い強力な磨砕工程を導入する、請求項７から
９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】空気供給装置およびダスト排出に利用
する少なくとも１つの排気導管を有する請求項１から６
までのいずれか１項記載の方法を実施する再生機におい
て、再生機の排気導管（１２）の直前および／またはそ
の中に、貫流する排気（２０）のダスト含量を測定する
ための少なくとも１つの測定装置（１８，１９）が配置
されており、かつ該測定装置（１８，１９）が再生工程
を制御する制御装置に接続されていることを特徴とする
再生機。
【請求項１２】測定値の信号を処理または変換する制
御装置が、制御するために再生機の駆動装置および／ま
たは空気供給装置の調整部材と接続されている、請求項
１１記載の再生機。
【請求項１３】調整装置がセパレータ装置の前または
中で再生機および／または空気導管の充填口（１６）お
よび取り出し口（１７）の調整部材と接続されている、
請求項１１または１２記載の再生機。
【請求項１４】制御装置がファジーユニットを備えた
マイクロプロセッサを有する、請求項１１から１３まで
のいずれか１項記載の再生機。
【請求項１５】請求項７から１０までのいずれか１項
記載の方法を実施する多段式再生装置において、槽（３
１，３２）の少なくとも１つの排気導管（１２）内に測
定位置（１８，１９）が排気中のダスト密度を測定する
ために配置されており、該測定位置が制御装置を介して
調整フラップ（２３．３０）および／または駆動装置
（１３）または弁装置（２７，２８，２９）と作用結合
していることを特徴とする多段式再生装置。
【請求項１６】測定位置（１８）がバイパス導管内に
配置されている、請求項１５記載の装置。