JPH08108244A

JPH08108244A - 鋳造作業で発生する使用済みの砂を空圧／機械的に洗浄するための方法及びその装置

Info

Publication number: JPH08108244A
Application number: JP7235713A
Authority: JP
Inventors: Volker Godderidge; フォルカー・ゴデリッジ
Original assignee: Kgt Giessereitechnik GmbH
Current assignee: Kgt Giessereitechnik GmbH
Priority date: 1994-09-23
Filing date: 1995-09-13
Publication date: 1996-04-30
Also published as: KR960010122A; DE4434115C1

Abstract

(57)【要約】【課題】鋳造作業で発生する使用済みの砂を空圧／機
械的に洗浄し、その再使用を可能とする方法及び装置を
提供する。【解決手段】処理すべき使用済みの砂は、ベースプレー
ト３の上方の容器１の中で、ベースプレート３を通る空
気によって流動化され、流動床４を形成する。使用済み
の砂は、ブロアチューブ６の入口の下方に位置するノズ
ル５を通る第２の空気流によって加速され、ブロアチュ
ーブ６の中に入る。使用済みの砂は更に、ブロアチュー
ブ６の出口の上方に位置するベルバッフル７の内側面に
衝突する。結合剤の付着残留物の性質を考慮して、ほぼ
バルク材料状の条件が得られるように、流動床４の局部
的な流動化の度合いを調節することにより、ブロアチュ
ーブ６の周囲に、該ブロアチューブの寸法に適した幾何
学的な領域Ａを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋳造作業において
発生する使用済みの砂を空圧／機械的に処理するための
方法及び装置に関する。そのような方法及び装置におい
ては、砂の表面に付着した種々の結合剤の残留物に対す
る洗浄効果が調節可能であり、鋳造工場において、油の
ついた砂のかなりの割合のものが、注意深い処理の結果
として、モールド又は中子砂として再使用することがで
きる。

【０００２】

【従来の技術】熱的、機械的、及び、複合型のプロセス
に加えて、鋳造工場から発生する使用済みの砂に空圧／
機械的な処理を施すことが知られている（ドイツ特許第
４１１１７２６号（ＤＥ４１１１７２６））。こ
の場合には、砂は、バッチ式に容器の中で流動化され、
ブロアチューブを通る空気流によって加速されて、ベル
バッフルに衝突し、砂に付着している結合剤の残留物が
除去される。この方法は、予備的な熱的洗浄工程や後で
行う熱的洗浄工程と組み合わせることができる。その結
果、ダストは、上記容器の上方領域に引き込まれ、従来
周知の、結合剤で汚れたダストの処理が行われる。

【０００３】上記手順によって得られる利点は、装填し
た砂全体がほぼ均一に処理され、処理時間が、結果を実
質的に決定するので、概ね一致した程度の洗浄が得られ
ることである。

【０００４】ベルバッフルの間隔の調節性、あるいは、
ベルバッフルに対する砂の衝突角度の調節性に関する可
能性が、かなりの欠点を生じ、正にこの領域において、
砂及びダストの要素の極めて激しい挙動により生ずる機
械的な磨耗が、最大になる。更に、上記手順を用いるこ
とにより得ることのできる変動性も制限される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、鋳造作業において発生する使用済みの砂を空圧／機
械的に処理するための方法及び装置を提供することであ
り、該方法及び装置においては、例え運転中であって
も、残留する結合剤から成るシェルすなわち殻の表面の
性質に従って、洗浄効果の調節を簡単に行うことが可能
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にお
いては、方法に関する請求項１の特徴部、及び、装置に
関する請求項１０の特徴部に記載する特徴によって、達
成される。本発明の解決策の効果的な開発、及び、別の
実施例は、請求項１及び１０以外の請求の範囲に記載さ
れている。

【０００７】使用済みの砂を加速させ、ブロアチューブ
を介して、ベルバッフルに衝突させ、これにより、付着
する残留結合剤を除去する、使用済みの砂の空圧／機械
的な処理においては、２つの異なるタイプの洗浄を生じ
させることができ、そのようなタイプは、ブロアチュー
ブの中の砂装填率によって、実質的に決定される。

【０００８】エアジェットの衝突、及び、エアジェット
の摩擦への再分割は、処理の間の粒子間の摩擦の程度に
依存する。１５ｋｇ／Ｎｍ³（ｋｇ／標準状態ｍ³）から
上では、エアジェットの摩擦が生じ、それよりも低い値
では、エアジェットの衝突が支配的である。上記値は、
密度（すなわち、粒子径）に応じて、±１０％の範囲内
で変動する。エアジェット衝突の場合には、推進空気に
よって、衝突速度まで加速された砂粒子の運動エネルギ
が使用され、残留する結合剤の殻は、ベルバッフルに衝
突した時に、砂粒子から剥がれ落ちる。砂粒子の間の接
触の割合は低い。砂装填率が高い場合には、特に、ベル
バッフルの内側領域の砂粒子の密度分布が大きいので、
ベルバッフルに対する強い衝撃（衝突）が起こらず、残
留する結合剤の殻は、粒子間の強い摩擦によって、除去
される。

【０００９】結合剤の殻が、主として弾性を有している
場合には、より良好な洗浄効果は、エアジェット衝突に
よる処理によって生じる。すなわち、粒子間の摩擦の割
合は比較的小さい。

【００１０】その反対に、結合剤の殻が脆い場合には、
粒子間の摩擦（すなわち、エアジェット摩擦）の割合が
高い方が、より効果的な結果をもたらす。

【００１１】上記２つのタイプのいずれを実行するか
は、推進空気流中の砂装填率によって、基本的に決定さ
れる。砂装填率が低ければ、エアジェット衝突が支配的
となり、また、砂装填率が高ければ、エアジェット摩擦
が支配的となる。

【００１２】上記方法の調節性は、簡単に行うことがで
き、使用済みの砂を保持する容器の中の流動床は、流動
化の度合いが低い領域が、ブロアチューブの周囲に形成
され、これにより、殆どバルク材料のような挙動が示さ
れるように、影響が与えられる。ブロアチューブの周囲
の寸法、特に、容器のベースプレートの上方の深さすな
わち高さに関する寸法に応じて、ブロアチューブの中の
砂装填率が影響を受ける。

【００１３】そのような影響を与えるためには、種々の
手段を用いることができる。これにより、砂装填率に対
して、従って、洗浄のタイプに対して、十分な且つ好ま
しい影響を与えたり、そのような砂装填率及び洗浄のタ
イプを必要に応じて変えることができる。

【００１４】従って、ベースプレートに位置するノズル
を通って、実際の処理容器の中へ入る空気流の量を制御
することにより、流動床を形成することができる。上記
ノズルには、少なくとも１つのバルブが設けられる。こ
のようにすると、流動化の全体的な度合いが変化し、ま
た、ブロアチューブの周囲で処理されるべき使用済みの
砂の領域も変化する。流動床の深さ（高さ）、従って、
ベースプレートの上方のバルク材料状の領域が、深くな
ればなる程、より多くの砂がブロアチューブへ通過し、
これに応じて、砂装填率が上昇する。これに応じて、エ
アジェット摩擦だけが生ずるまでは、エアジェット摩擦
の割合が、エアジェット衝突の割合に比較して、増大す
る。

【００１５】粒子間の摩擦が支配的に生じている領域
は、ベルバッフルの内側の領域である。ブロアチューブ
から出る推進流れ中の砂装填率に応じて、ブロアチュー
ブは、より多い度合い又はより少ない度合いで充填され
る。充填の度合いが低い場合には、個々の砂粒子は、殆
ど邪魔されない状態で、ベルバッフルの表面に衝突し、
弾性を有する残留する結合剤の殻は、最適な態様で、砂
粒子の表面から剥がれ落ちる。その弾性のために、砂粒
子には何等問題が生じず、再使用可能な状態が維持され
る。

【００１６】流動床を形成する空気流が通過するベース
プレートのノズルの配列を基本的に調節することによ
り、ブロアチューブの周囲のバルク材料状の領域の形成
が、最初に影響を受ける。この場合には、ブロアチュー
ブの周囲のベースプレートの領域が、エアチャンバとし
て使用可能となる。使用済みの砂は、上述のようにブロ
アチューブの入口に形成された自由に通れる横断面を通
過することができ、ノズルを通ってブロアチューブの中
へ入る推進空気流によって吸い込まれて搬送される。

【００１７】バルク材料状の領域はまた、単独で、ある
いは、上述のほぐし空気によって空気流の量を制御する
ことに関連して、影響を受ける。上記ほぐし空気は、エ
アチャンバの中へ導入可能であるが、エアチャンバが存
在しない場合には、バルク材料状の領域へ直接導入され
る。

【００１８】バルク材料状の領域に影響を与えるため
に、推進空気用のノズルの空気出口とブロアチューブの
入口との間の間隔、従って、砂装填率を変更することが
できる。より小さな間隔は、砂装填率を減少し、反対
に、上記間隔が大きくなると、砂装填率が増大する。

【００１９】ブロアチューブを枢動させることにより、
同じ効果を得ることができる。この場合には、推進空気
流及びブロアチューブを同軸状に位置決めすることによ
り、最大の砂装填率が生じ、また、ほんの僅かの傾斜角
度でも、ブロアチューブの流れの中に占める砂の量を、
比較的大きく変えることができる。傾斜角度の制御は簡
単であり、殆ど磨耗を生ずることなく行うことができ
る。

【００２０】開閉可能な追加の空気ノズルに追加の空気
を通すことができ、このようにすると、バルク材料状の
領域に影響を与えることができる。

【００２１】その後、ここに説明する形態においては、
あるいは、複数の形態の組み合わせにより、砂装填率が
増大し、エアジェット衝突の割合は、エアジェット摩擦
だけが生ずるまで、エアジェット摩擦の方向へ変化し、
脆い結合剤の殻が、最善の態様で除去される。この場合
には、ベルバッフルの内側領域は、ほぼ完全に充填さ
れ、ブロアチューブを通る推進空気によって加速された
砂粒子は、ベルバッフルの表面に直接衝突することは最
早できず、ベルバッフルの内側に形成された他の砂粒子
に対して衝突し、これにより、粒子間の摩擦だけが生ず
る。

【００２２】本方法は、十分な量の再生された砂を得る
ために、使用済みの砂を処理する必要がある場合には、
逆の手順で実行することもでき、最初に、エアジェット
摩擦が支配的な処理あるいはエアジェット摩擦だけの処
理を行い、次に、エアジェット衝突を実行し、その後、
砂装填率を減少させることができる。

【００２３】ブロアチューブの中の砂装填率、すなわ
ち、ベルバッフルの内側の充填率をパラメータとして測
定して、バルク材料状の領域を調節し、従って、エアジ
ェット衝突及びエアジェット摩擦の割合を制御すること
ができる。

【００２４】この目的のために、及び／又は、ベルバッ
フルに作用する推進流れの力を決定するために、誘導性
のあるいは静電容量性の周知の測定方法を、ブロアチュ
ーブの領域に使用することができる。

【００２５】推進空気を供給するために必要な圧力を減
少させるために、ブロアチューブの入口には、推進方向
に向かって内方にテーパ状に傾斜する円錐部を設けるこ
とができる。この円錐部は、上記領域に生ずる磨耗を考
慮して、あるいは、他の円錐部の形状又は他の寸法に更
に適合可能なように、交換可能な押し込み型の部品から
構成されるのが好ましい。

【００２６】約４０ｍ／ｓの合理的な流速で、約４０ト
ン／時の十分な量を循環させることができるように、ま
た、１つの設備において、エアジェット衝突及びエアジ
ェット摩擦の両方のタイプの処理を実行することができ
るように、ノズルの自由に通れる横断面積は、ブロアチ
ューブの入口の横断面積の３５乃至５５％にすべきであ
り、４５％にするのが好ましい。

【００２７】ブロアチューブの出口及びベルバッフルの
相対的な寸法割合を調節することも効果的である。ブロ
アチューブの出口の自由に通れる横断面積は、ベルバッ
フルの有効横断面積の５乃至１５％にすべきである。こ
のように寸法割合を調節することにより、処理すべき使
用済みの砂によって設定される要件に従って、本発明の
方法の良好な調節性が可能となり、これにより、大部分
を再使用するに十分な良好な品質が確実に得られる。

【００２８】必要であれば、処理すべき使用済みの砂を
予備乾燥することもできる。この場合には、流動床を熱
い空気だけで形成し、ノズルには推進空気を通さない。
従って、使用済みの砂は、ブロアチューブの中に全く加
速されない。乾燥を改善するために、特に、その時間を
短縮するために、この運転条件において全体的な流動化
が得られた場合には、積極的な効果を得ることができ
る。この目的のために、ベースプレートに設けられる開
閉可能な空気ノズルが、１つの解決策を提供する。その
ような空気ノズルは、乾燥段階において、上記領域にお
けるバルク材料状の領域の形成を少しの程度だけ、少な
くとも阻止又は制限する。十分な乾燥が行われると、ベ
ースプレートの追加の空気ノズルを通る空気の供給が遮
断される。その後、本方法が、上述のように実行され
る。

【００２９】上述のバルク材料状の領域を設けない手順
と比較すると、同一の量の流動化空気、及び、同一の流
速の流動化空気に対して、砂装填率の良好な調節、並び
に、砂装填率の相対的な増大が得られる。

【００３０】

【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の実施例を
以下に詳細に説明する。

【００３１】図１に示す装置においては、処理すべき使
用済みの砂は、フィードパイプすなわち供給パイプ２を
通って、容器１に入る。充填、並びに、空圧／機械的な
処理は、熱再生工程の後に、あるいは、熱再生工程の前
に、実行することができる。使用済みの砂は、容器１の
中で最初に、ノズル構造が設けられているベースプレー
ト３の上に沈積する。ベースプレート３を介して、使用
済みの砂の中に空気が送られ、流動床４が形成される。
予備的な乾燥を行うために、流動床４の中に熱い空気が
吹き込まれ、該熱い空気によって、流動床が維持され
る。

【００３２】実際に空圧／機械的な処理を行うために、
使用済みの砂は、ノズル５の上方に位置するブロアチュ
ーブ６によって、流動床４から、容器１の中に位置する
上記ブロアチューブ６の流入開口へ導かれる。この推進
空気は、使用済みの砂の所定量を占める。上記推進空気
は、該使用済みの砂を加速して、ブロアチューブ６に通
し、ブロアチューブの出口に対向するベルバッフル（釣
り鐘状の邪魔板）７に衝突させる。上記ベルバッフル
は、枢動可能な手段１３によって、容器１の中の所望の
位置に保持されている。

【００３３】砂の粒子は、ベルバッフル７の内側の上面
に衝突した後に、流動床４に戻り、推進空気流によって
ブロアチューブ６の中に再度導入されて再び処理を受け
るまでは、上記流動床の中に保持される。

【００３４】ダスト（塵、埃）は、負圧開口１４を介し
て、容器の上方領域に引き込まれ、例えば、熱処理工程
における熱利用処理の如き、周知の処理を受ける。

【００３５】洗浄効果は、周知のように、処理時間の決
定によって影響を受ける。バッチ処理の場合には、１回
のバッチにおいて処理される使用済みの砂の全量が、殆
ど同じ品質になった状態から、作業を先に進めることが
できる。処理された砂は、パイプライン８を介して引き
出され、別の処理工程へ送られるか、あるいは、再使用
される。

【００３６】本発明の装置の第２実施例にかかわる構造
の下方部分が、図２に示されている。ベースプレート３
の中央領域は、エアチャンバ９として機能することがで
きる。該エアチャンバ９の中には、領域Ａから、砂が連
続的に落下する。そのような砂は、ノズル５からの推進
空気流によって上方に向けて偏向され且つ加速されて、
ブロアチューブ６の中に導入される。推進空気用のノズ
ル５も、エアチャンバ９の中で、ブロアチューブの入口
と同軸状に配列されている。流動床４は、ノズル１０を
通過する空気によって形成される。上記ノズル１０は、
ブロアチューブ６の周囲に領域Ａを形成するように、ベ
ースプレート３に位置決めされている。上記領域Ａにお
いては、砂の流動化の割合は低く、殆どバルク材料状
（塊のような状態）の挙動を示す。

【００３７】領域Ａの構造、特に寸法は、ベースプレー
ト３を通過する流動化空気流によって決定される。この
場合にも、ノズル１０の幾何学的な配列が、一定の役割
を果たす。

【００３８】バルク材料状の領域に影響を与える他の要
因は、エアチャンバ９に設けられる追加の空気ノズル１
６を介してエアチャンバ９に供給される、ほぐし空気の
量である。

【００３９】ノズル５の流出開口とブロアチューブの入
口との間の間隔Ｈ₃の調節も、バルク材料状の領域に影
響を与える。上記間隔Ｈ₃を調節すると、ノズル５の流
出開口とベースプレート３との間の間隔Ｈ₁も変化す
る。上記調節は、ノズル５を、ブロアチューブ６に対し
て同軸状に移動することにより、行われる。ブロアチュ
ーブ６の中の所望の砂装填率に応じて、流動床の深さす
なわち高さＨ₂、並びに、バルク材料状の領域Ａの形成
が、影響を受ける。

【００４０】砂装填率は、例えば、ブロアチューブ６に
設けられるセンサ１１によって測定され、該センサの測
定値に応じて、１又はそれ以上の上述のパラメータが、
慎重に変更される。形成されたバルク材料状の領域Ａの
高さが、流動床４の高さＨ₂と同じであり、また、ブロ
アチューブの入口の周囲の自由に通れる横断面が最大限
まで充填された場合、すなわち、ブロアチューブ６の周
囲のバルク材料状の領域の直径が大きくなると、砂装填
率は増大する。バルク材料状の領域が小さくなれば、砂
装填率は少なくなる。

【００４１】本発明の方法に従って設定される砂装填率
に応じて、粒子間の摩擦の割合、従って、エアジェット
すなわち空気の噴流の衝突とエアジェットの摩擦の割合
が決定される。砂装填率は、両方のタイプの処理に関し
て、バッフルベルすなわちベルバッフル７の内側の面積
すなわち領域にかなりの影響を与える。そのような内側
の領域にある砂の量に応じて、摩擦処理又は衝突処理が
実行される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の断面図である。

【図２】本発明の装置の第２実施例にかかわる構造の下
方部分を詳細に示す部分断面図である。

【符号の説明】

１容器３ベースプレート４流動床５ノズル６ブロアチューブ７ベルバッフル９エアチャンバ１０ノズル１６追加のノズルＡバルク材料状の領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋳造作業で発生する使用済みの砂を空圧
／機械的に洗浄するための方法であって、処理すべき使用済みの砂を、ベースプレートの上方の容
器の中で、前記ベースプレートを通る空気によって流動
化して、流動床を形成する工程と、次に、前記使用済みの砂を、ブロアチューブの入口の下
方に位置するノズルを通過する第２の空気流によって加
速して、前記ブロアチューブの中へ入れ、更に、前記ブ
ロアチューブの出口の上方に位置するベルバッフルの内
側面に衝突させる工程とを備え、結合剤の付着残留物の性質を考慮して、前記ブロアチュ
ーブの周囲に、該ブロアチューブの寸法に適した幾何学
的な領域が形成され、ほぼバルク材料状の条件が得られ
るように、前記流動床の局部的な流動化の度合いを調節
することを特徴とする、鋳造作業で発生する使用済みの
砂を空圧／機械的に洗浄するための方法。
【請求項２】請求項１の方法において、前記使用済み
の砂を処理する間に、エアジェットの衝突、並びに、エ
アジェットの摩擦の性質が、前記ブロアチューブの中の
砂装填率によって決定されることを特徴とする方法。
【請求項３】請求項１の方法において、前記流動床の
中の前記バルク材料状の領域の高さが調節されることを
特徴とする方法。
【請求項４】請求項１の方法において、前記バルク材
料状の領域の幾何学的な寸法が、前記流動床を生じさせ
る空気流を制御することにより調節されることを特徴と
する方法。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれかの方法におい
て、前記バルク材料状の領域の幾何学的な寸法が、前記
ブロアチューブの下方に位置するノズルの領域に、接続
可能なほぐし空気を供給することにより調節されること
を特徴とする方法。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれかの方法におい
て、基本的な調節が、前記ベースプレートに設けられた
ノズル構造によって達成されることを特徴とする方法。
【請求項７】請求項１乃至６のいずれかの方法におい
て、前記バルク材料状の領域の制御が、吹き込まれる空
気流の中の砂装填率の測定値によって実行されることを
特徴とする方法。
【請求項８】請求項１乃至７のいずれかの方法におい
て、前記バルク材料状の領域の制御が、ノズルの出口と
ブロアチューブの入口との間の間隔を調節することによ
り実行されることを特徴とする方法。
【請求項９】請求項１乃至８のいずれかの方法におい
て、閉止することのできる追加のエアノズルによって、
予備的な乾燥を行うために、通常の運転の間に前記バル
ク材料状の領域が形成される前記ベースプレートの領域
を介して、前記流動床に空気を導入することを特徴とす
る方法。
【請求項１０】請求項１の方法を実行するための装置
であって、前記ブロアチューブ（６）の中の砂装填率を
制御するための要素を備え、該要素は、前記ブロアチュ
ーブ（６）の周囲の前記バルク材料状の領域（Ａ）の幾
何学的な寸法に意図的な方法で影響を与えることを特徴
とする方法。
【請求項１１】請求項１０の装置において、推進空気
を流すためのノズル（５）が、その入口から前記ブロア
チューブ（６）までの間隔（Ｈ₃）を調節可能になされ
ていることを特徴とする装置。
【請求項１２】請求項１０の装置において、前記バル
ク材料状の領域（Ａ）の下方の領域に、接続可能なほぐ
し空気を供給するための、ノズル（１６）を備えること
を特徴とする装置。
【請求項１３】請求項１０乃至１２のいずれかの装置
において、前記ブロアチューブ（６）の中の砂装填率を
制御するための、センサ（１１）を備えることを特徴と
する装置。
【請求項１４】請求項１０乃至１３のいずれかの装置
において、前記ブロアチューブの入口（１５）の自由に
通れる横断面積が、ベルバッフル（７）の有効横断面積
の５乃至１５％の寸法を有することを特徴とする装置。
【請求項１５】請求項１０乃至１４のいずれかの装置
において、推進空気を流すための前記ノズル（５）の自
由に通れる横断面積が、前記ブロアチューブの入口（１
５）の自由に通れる横断面積の３５乃至５５％の値を有
することを特徴とする装置。