JPH07116824A - 鋳物の冷却処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 中子砂を内在させた鋳物を冷却槽内に浸漬し
て急冷し、その鋳物から離脱した砂を冷却槽の下部から
排出する際、排出ポンプが故障しても砂の排出に支障の
ないようにする。 【構成】 加熱した鋳物Ｗを冷却液に浸漬し急冷する冷
却槽１と、冷却槽内の冷却液を外部に排出する排出経路
８と冷却液を循環させる循環経路２１を備え、排出経路
に排出ポンプ１０、循環経路に循環ポンプ２２を設け
る。さらに、両経路のポンプ上流側同士を接続する第１
接続通路２４と下流側同士を接続する第２接続通路２５
を形成する。排出ポンプの故障時は、バルブａ〜ｄを閉
じ、バルブｅ、ｆを開いて排出ポンプを迂回する経路を
構成し、循環ポンプ２２により砂を排出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋳物を冷却槽内の冷却
液に浸漬して急冷する冷却処理装置に関し、特に中子砂
を内在させたままの鋳物の焼入れ処理に適するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えばエンジンのシリンダヘ
ッドのように、レジンサンドで造形した中子を備えた鋳
型で鋳造された鋳物は、砂出し工程で中子砂を完全に除
去したのち熱処理工程（例えば、溶体化→焼入→時効）
に送られていたが、砂出しの効率化及び省エネルギーの
観点から、最近では中子砂を内在させたままの鋳物を熱
処理工程に送り、該熱処理工程において中子砂の砂出し
を兼ね行うようになってきた（例えば特公昭６０−４２
６２号公報参照）。

【０００３】すなわち、中子砂を内在させたままの鋳物
を溶体化炉に導入して加熱するとき、本来の鋳物の溶体
化処理に加え、砂を固めているレジンを気化させて除去
することができ、続いて鋳物を冷却槽内の冷却液に浸漬
して急冷するとき、本来の鋳物の焼入れに加え、鋳物に
接した冷却液が急激に気化するときの衝撃により結合力
を失った中子砂を鋳物表面から離脱させ、効率的に中子
砂の除去を行うことができるというものである。

【０００４】上記のごとき中子砂を内在させたままの鋳
物を冷却処理する冷却処理装置においては、冷却槽内で
鋳物表面から離脱し冷却槽の底部に向け降下する中子砂
は逐次冷却槽外に排出する必要があり、従来より、冷却
槽底部に排出口を設け排出ポンプにより吸引し冷却液と
ともに常時排出するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この排出ポン
プは多量の砂を含む液体を運搬するものであるので故障
の頻度が高く、その場合冷却槽内の砂を排出することが
できず、冷却処理装置の運転を停止せざるを得なくなる
という問題がある。しかも、排出ポンプが停止し排出経
路内の流れがストップすると、すぐさま排出経路の配管
内に砂が沈澱し、これが装置の復旧を遅らせる原因とな
っている。

【０００６】本発明は、上記従来の冷却処理装置の問題
点に鑑みてなされたもので、排出ポンプが故障しても、
冷却槽内の砂を排出できるようにすると同時に排出経路
の配管内に砂が沈澱するのを防止し、冷却処理装置の継
続運転を可能ならしめることを目的とする。また、より
一般的に言えば、冷却槽内の冷却液を外部に排出する排
出経路と、冷却槽内の冷却液を循環させる循環経路を備
え、該排出経路と循環経路にそれぞれ排出ポンプと循環
ポンプを設けた鋳物の冷却処理装置において、いずれか
一方のポンプが故障しても他方のポンプで該一方のポン
プの機能を代替できるようにすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、加熱した鋳物
を冷却液に浸漬し急冷する冷却槽と、冷却槽内の冷却液
を外部に排出する排出経路と、冷却槽内の冷却液を循環
させる循環経路を備え、該排出経路と循環経路にそれぞ
れ排出ポンプと循環ポンプを設けた鋳物の冷却処理装置
において、上記排出経路の排出ポンプ上流側と循環経路
の循環ポンプ上流側を接続する第１接続通路と排出ポン
プ下流側と循環ポンプ下流側を接続する第２接続通路を
形成するとともに、第１、第２接続通路と排出ポンプ又
は循環ポンプのうちいずれか一方のポンプを通り他方の
ポンプを迂回する経路を構成する切り替え手段を設けた
ことを特徴とする。また、本発明は、上記循環経路とは
別に冷却槽内の冷却液を攪拌する攪拌手段を設けたこと
を特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明は、冷却液を冷却槽外に排出する排出ポ
ンプ又は冷却槽内の冷却液温度を均一化するため冷却液
を循環する循環ポンプのうちいずれか一方のポンプが故
障したとき、他方のポンプで該一方のポンプの機能を代
替しようというものであり、例えば排出ポンプが故障し
たとき循環ポンプを利用して冷却液を排出することを可
能とする。つまり、上記切り替え手段により、排出経路
内を流れる冷却液が排出ポンプの上流側で第１接続通路
に流れ、循環ポンプ、第２接続通路を経由して排出ポン
プの下流側で再び排出経路に戻るという経路、すなわち
排出ポンプを迂回する経路を開き、循環ポンプにより冷
却液の排出を継続して行うことが可能となる。この間、
循環経路を閉じるか開いておくかは任意である。

【０００９】逆に、循環ポンプが故障したとき排出ポン
プを利用して冷却液を循環させることも同様に可能であ
る。つまり、上記切り替え手段により、循環経路内を流
れる冷却液が循環ポンプの上流側で第１接続通路に流
れ、排出ポンプ、第２接続通路を経由して循環ポンプの
下流側で再び循環経路に戻るという経路、すなわち循環
ポンプを迂回する経路を開き、排出ポンプにより冷却液
の循環を継続して行うことが可能となる。いうまでもな
いが、この間排出経路を閉じるか開いておくかは任意で
ある。

【００１０】上記冷却処理装置によれば、中子砂を内在
させたままの鋳物を冷却処理する場合など、排出ポンプ
が故障しても循環ポンプを使用して砂の排出を継続して
行うことができ、また、その間排出経路内の流れがスト
ップしていないので配管内に砂が沈澱することもなく、
排出ポンプの修理が終了すると直ちに元の排出経路に切
り替え砂の排出を行うことができる。なお、循環ポンプ
を使用して砂を排出している間、砂の排出機能を低下さ
せないため循環経路における冷却水の循環を停止させた
場合、前記攪拌手段、例えばエアブロー手段を作動させ
冷却槽内の冷却水温度の均一性が損なわれるのを防止す
るのが好ましい。

【００１１】

【実施例】以下、図１を参照して、本発明に関わる鋳物
の冷却処理装置につきより具体的に説明する。この冷却
処理装置は、図１に示すように、中子砂を内在する鋳物
Ｗを浸漬し急冷する冷却槽１と、冷却槽１から排出され
る砂混じりの排水を貯溜し固液分離する一次沈澱槽２及
び二次沈澱槽３、一次沈澱槽２に設置され沈澱した砂を
取り出す砂出しスクリュー４、砂出しスクリュー４から
落下する砂を回収する湿砂回収ホッパー５、その他冷却
槽１の内外に配置された多くの配管系等から構成され
る。なお、６は冷却槽を覆うフードで、加熱された鋳物
Ｗを冷却水に浸漬するとき発生する砂混じりの蒸気をダ
クトに導き周囲に飛散するのを防止するものである。

【００１２】次に、上記配管系につき順次説明する。ま
ず、冷却槽１の下部に設置された排出口７に接続する管
路８は、フィルター９、排出ポンプ１０等を介し一次沈
澱槽２に開口し、これが砂混じり排水の排出経路を構成
する。ここで、フィルター９は固形化した砂を捕集しポ
ンプ１０が作動不良になるのを防止するもので、一方が
詰まった場合切り換えて使用できるように２台設置さ
れ、その詰まりは圧力計１１により検知できる（圧力が
下がる）。なお、従来この種のフィルターは冷却槽の下
部の排出口の手前に設置されていたが、それでは一旦詰
まったときの復旧が困難であり、また、詰まった箇所が
管路かフィルターかポンプかの特定が困難であるため、
本装置では冷却槽の外部に設置した。

【００１３】一次沈澱槽２から流れ出る上澄液は二次沈
澱槽３に入る。そして、二次沈澱槽３の上部に接続する
管路１２は、給水ポンプ１３及び逆止弁１４等を介して
冷却槽１内の噴射ノズル１５に接続し、上記上澄み液を
噴射し冷却槽１内中間部に堆積する砂を下方へ流し落と
す。なお、給水ポンプ１３は、冷却槽１の水位を一定に
保つよう、図示しない水位計の信号に従いコントロール
される。その他、一次沈澱槽２には水抜き用の管路１６
が、二次沈澱槽３には水抜き用管路１７とオーバーフロ
ー水用管路１８が取り付けられ、いずれも排水沈降槽１
９に開口する。

【００１４】冷却槽１の上部に接続する管路２１は、循
環ポンプ２２等を経て冷却槽１内に入り、冷却槽１内中
間部に位置する噴射ノズル２３に接続し、これが冷却槽
１内の冷却水の循環経路を構成する。該循環経路は冷却
槽１内温度の均一性を保ち、噴射ノズル２３から噴射さ
れる冷却水は冷却槽１内中間部の傾斜壁に堆積する砂を
下方へ流し落とす。一方、循環ポンプ２２と排出ポンプ
１０のそれぞれの上流側は接続管路２４により、それぞ
れの下流側は接続管路２５により接続され、両ポンプの
前後及び両接続通路にはバルブａ〜ｆが取り付けられ、
排出経路又は循環経路の切り替えが可能となっている
（詳しくは後述）。

【００１５】また、冷却槽１の上部に接続する管路２６
は、ブローポンプ２７等を介して冷却槽１内に入り、冷
却槽１の下部に位置する噴射ノズル２８に接続する。噴
射ノズル２８から下方に向け噴射される冷却水は、冷却
槽１の底面上に降下した砂を浮遊させ沈澱を防止すると
ともに、排出口７近傍の砂濃度を適切に保つ。

【００１６】高圧エアを送る管路３１は３つの管路３２
〜３４に分岐し、管路３２は冷却槽１の下部に位置する
ブローノズル３５に接続し、管路３３は冷却槽１の中間
部に位置するブローノズル３６に接続し、管路３４はブ
ローノズル３７に接続する。ブローノズル３５は、必要
に応じて高圧エアを底面に向けブローし冷却槽１の下部
に沈澱した砂に流動性を与え、ブローノズル３６は降下
する砂を内向きに流動させ、ブローノズル３７は冷却槽
１の中間部側壁に堆積する砂を下方へ流し落とす。さら
に、ブローノズル３６及び３７から常時ブローされるエ
アは冷却槽１内を上昇し、上方に設置した固形物捕獲用
の金網（図示せず）の上に砂が堆積するのを防止し、同
時に降下する砂の分布を均等化する。また、ブローノズ
ル３５〜３７からブローされたエアは、冷却槽１内を浮
上する過程で槽内の冷却水を攪拌し温度を均一化する作
用をなす。

【００１７】さらに、冷却槽１には、鋳物Ｗの保有熱に
よる温度上昇を抑えるため工業用水を補給する管路４１
が配設され、その先端が噴射ノズル４２に接続され、冷
却槽１内を降下する砂を内向きに流動させる。また、冷
却槽１の最下部にはドレーン抜き４３が設置され、ドレ
ーン抜き４３からは集水溝４４へ向け管路４５が形成さ
れる。その他、４６は冷却槽１に高圧蒸気を送る管路、
４７は集水溝４４の排水ポンプ、４８は冷却槽１のオー
バーフロー管路で排水埋設管４９に接続しオーバーフロ
ー水を排出する。

【００１８】さて、上記冷却処理装置の通常の運転状態
においては冷却水が各管路を矢印で示す方向に流れてい
る。そして、上記排出経路及び循環経路ではそれぞれ排
出ポンプ１０及び循環ポンプ２２が稼働し、バルブａ〜
ｄが開、第１接続通路２４及び第２接続通路ではバルブ
ｅ、ｆが閉であるが、例えば排出ポンプ１０が故障した
とき、バルブａ〜ｄを閉の側に切り替え、バルブｅ、ｆ
を開の側に切り換えると、これまで排出ポンプ１０によ
り上記排出経路を流れていた砂混じりの排水は排出ポン
プ１０の上流側で第１接続通路に入り、循環ポンプ２
２、接続通路２５を経由し、排出ポンプ１０の下流側で
再び上記排出経路に戻り、一次沈澱槽２に流入する。

【００１９】このように循環経路を閉鎖し循環ポンプ２
２により砂の排出を行うときは、冷却槽１内の冷却水の
温度が不均一になるのを防止するため、例えば各ブロー
ノズル３５〜３７から吹き出すエアの量を多くし、冷却
槽１内での冷却水の攪拌を盛んにするのが望ましい。こ
の間に排出ポンプ１０の修理を行い、修理完了とともに
バルブａ〜ｆを元の通りに切り換え通常の運転状態に戻
す。なお、各バルブａ〜ｆのハンドルの向きを例えばリ
ミットスイッチ等で確認し、これを表示盤に常時表示す
るのが好ましい。これにより排出ポンプ１０又は循環ポ
ンプ２２のどちらで砂の排出を行っているのか一見して
分かるようになる。

【００２０】ところで、中子砂を内在させたままの鋳物
を冷却処理する上記実施例では、冷却槽１から常時砂を
排出する必要があるとともに排出経路内の流れをストッ
プさせることができず、しかも冷却槽１内の冷却水を攪
拌する手段（エアブロー）を別に設けていること等の理
由から、循環ポンプ２２が故障したとしても排出ポンプ
１０により冷却水の循環を代替するようにバルブを切り
換えることは通常有り得ないが、必要があれば、各バル
ブを切り換え（バルブｇ、ｈをいずれも閉、バルブｅ、
ｆをいずれも開とする）、循環経路を流れていた冷却水
が循環ポンプ２２の上流側で第１接続通路２４に入り、
排出ポンプ１０、第２接続通路２５を経由し、循環ポン
プ２２の下流側で再び上記循環経路に戻り、続いて冷却
槽１に還流するようにすることも可能である。なお、バ
ルブｇ、ｈ、その他のバルブについてもハンドルの向き
をリミットスイッチ等で確認し、表示盤に常時表示する
のが好ましい。

【００２１】さらに、上記冷却処理装置では、バルブ開
度を調整し、排出ポンプ１０又は循環ポンプ２２のいず
れか一方により排出及び循環の双方を行うことも可能で
あり、例えば、排出ポンプ１０が故障したとして、バル
ブａ、ｂを閉とし、バルブｃ〜ｆの開度を調整して、循
環ポンプ２２により循環及び排出の双方を行うことがで
きる。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、冷却槽内の冷却液を外
部に排出する排出経路と、冷却槽内の冷却液を循環させ
る循環経路を備え、該排出経路と循環経路にそれぞれ排
出ポンプと循環ポンプを設けた鋳物の冷却処理装置にお
いて、いずれか一方のポンプが故障しても他方のポンプ
で該一方のポンプの機能を代替することができる。特
に、中子砂を内在させたままの鋳物を急冷する冷却処理
装置に適用した場合、冷却槽内の砂を排出する排出ポン
プが故障しても、循環ポンプにより砂を排出できるとと
もに排出経路の配管内に砂が沈澱するのを防止すること
ができるので、冷却処理装置の継続運転が可能となり、
また、排出ポンプの修理が終われば直ちに元の排出経路
を開き通常の運転状態に復帰することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関わる冷却処理装置の配管系統図であ
る。

【符号の説明】

１ 冷却槽 ７ 排出口 ８ 排出経路を構成する管路 ９ フィルター １０ 排出ポンプ １５、２３、２８、４２ 噴射ノズル ２１ 循環経路を構成する管路 ２２ 循環ポンプ ２４ 第１接続通路 ２５ 第２接続通路 ３５、３６、３７ エアブローノズル ａ〜ｇ 切り替えバルブ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱した鋳物を冷却液に浸漬し急冷する
   冷却槽と、冷却槽内の冷却液を外部に排出する排出経路
   と、冷却槽内の冷却液を循環させる循環経路を備え、該
   排出経路と循環経路にそれぞれ排出ポンプと循環ポンプ
   を設けた鋳物の冷却処理装置において、上記排出経路の
   排出ポンプ上流側と循環経路の循環ポンプ上流側を接続
   する第１接続通路と排出ポンプ下流側と循環ポンプ下流
   側を接続する第２接続通路を形成するとともに、第１、
   第２接続通路と排出ポンプ又は循環ポンプのうちいずれ
   か一方のポンプを通り他方のポンプを迂回する経路を構
   成する切り替え手段を設けたことを特徴とする鋳物の冷
   却処理装置。
2. 【請求項２】 循環経路とは別に冷却槽内の冷却液を攪
   拌する攪拌手段を設けたことを特徴とする請求項１に記
   載された鋳物の冷却処理装置。