JPS583781B2 - 不焼鋳型用砂洗浄装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 鋳造産業における最近の発展は化学的に結合した鋳型の
使用である。

この方法は、本質的には、良質の砂、化学的結合剤およ
び触媒を使用して、これらを混合し、雰囲気温度で固体
ケーキに固化させるものである。

しだがって、そのような鋳型は焼く必要がなく、それゆ
えこの方法は不焼（ｎｏ −ｂａｋｅ）”鋳造技術とし
て知られている。

一般に不焼鋳造に使用されるベース結合剤は、活性剤と
して燐酸を含む化学的結合剤のような酸性ベースのもの
又はオイルベースのものである。

実施法は、不焼鋳型の図型を、たとえば支持テーブルの
上の上ぶたのない枠の中に配置し、不焼成分を加えそれ
は、鋳物の一部および挿入された固定心棒に対応する空
洞を形成する。

次に鋳型は逆にされて、その上に不焼鋳型の残りの部分
を形成させ、その結果生ずる合成空洞は鋳物に対応する
。

もちろん適当な湯口が設けられている。

この方法は一般に標準の鋳造技術に似ているが、しかし
少なくとも一つの主要な点で異なる。

すなわち不焼鋳造装置では湯口が空洞に順次供給される
時に砂を入れる重い鋳枠が不要である。

この方法では操作の最初に上ぶたのない枠を使用したと
しても、鋳物成形段階では必要でない。

不焼鋳造プロセスは多くの顕著な利点を持っているから
鋳造技術に重要な進歩をもたらした。

たとえば鋳型は製作し易く、熟練した鋳型工を必要とし
ない。

生型造型法に比べてほこりやこぼれが少なくてきれいな
環境が得られる。

不焼技術は振動機構を必要としないから速い。

鋳型を製作するには従来の重い鋳枠ではなく単純な形の
箱あるいは上ぶたのない枠だけがあればよい。

鋳型は格子板をつけるか、あるいはひもをつけることに
より、分離せずに取り扱うことができ、それによって鋳
型は鋳物のついたまま分離せずに振動操作あるいは洗浄
操作に廻される。

鋳物シェル即ち砂は吹付けによって取り除くことが提案
されており、この場合は鋳物シェルおよび中子は吹付け
機の内部で取り扱うことができ、砂およびほこりもその
内部に含まれ、まだ振った時の騒音が除外される。

さらに、この方法による鋳物の完成品は改善されておシ
、鋳造公差は小さくなって鋳物と図型とが一致する。

この鋳物は数値制御工作機に直接かけることができ、し
たがって手動工作機で粗切削をする必要がなくなる。

不焼鋳造は上述のような多くの長所があるが、このプロ
セスを鋳造技術として受け入れるのを鋳躇させるような
重大な欠点も数多くある。

その欠点の一つは、良質の砂のコストが高く、生砂の場
合の３〜４倍のコストがかかることである。

良質の砂を使用するのであるから、プロセス全体を軽済
的に引き合うものにするためには、この砂を再使用でき
るように再生しなければならない。

砂の再生、再使用については種々の試みがなされている
が、装置に可能な再生のパーセンテージについても、装
置に必要な、あるいは得られる質についても、専門家を
満足させることができない。

たとえば、雑誌「ファウンドリ（ Ｆｏｕｎｄｒｙ ）
Ｊ１９７０年９月号８３〜９０ページにはそのような砂
の再生に関する一つの試みが述べられている。

しかしながら、現在の装置で再生される砂は質が一様で
ない。

ここでは微粒子および有機物あるいはそのいずれか一方
が生成して、再生砂を使用する鋳型に非常に悪い影響を
与える。

さらに、これまで提案された再生装置は振動機、粉砕機
あるいはミューラー形式の装置を必要とし、これらは騒
音とほこりを伴い、そしてまた相当大きい床面積とヘッ
ド室を必要とし、維持費も設備コストも高い。

本発明の第１の目的は、不焼鋳造操作から得られる砂を
粒状化し洗浄する研摩粒吹付け装置を提供することであ
る。

本発明の第２の目的は、粒状化手段として一層広い範囲
に利用し得る装置を提供することである。

本発明の第３の目的は、砂その他の塊状の粒材を効果的
に粒状化および／または洗浄するだめの種々の様式を提
供することである。

本発明に従えば、研摩粒吹付け洗浄装置は吹付け手段を
有し、不焼鋳型から取り除かれた砂を粒状化し、洗浄し
、それによって砂は次の不焼鋳造操作に再使用できるよ
うに再生される。

砂自体は最初は不焼鋳型に研摩粒を吹き付けることによ
って得られ、ここで塊状および粒状の砂は使用済みの研
摩粒、心棒、微粒子および他の不純物とともに粒状化お
よび洗浄物へ運搬される。

微粒子はそれを混合物中の残りのものから除去する分離
操作を受け、そしてこの粒状砂は衝突板の近くに落下し
て、研摩粒に打たれ、粒子から結合剤を除去することに
よって砂の上に結合剤が蓄積するのを防ぐことができる
。

結合剤の蓄積を防ぐこの同じ吹付け手段が塊を微細粒子
に粉砕するだめにも、そして同時に混合物中の心棒を洗
浄するためにも使用される。

しだがって砂の粒状化および洗浄と同時に、心棒も再使
用できる状態になる。

第１図は本発明に従った装置に組み合わされる処理装置
１０を示す。

そこに示すように不焼（ ｎｏ − ｂａｋｅ ）鋳型
１２は開放枠１４の中に保持されて、モノレール１６に
のって吹き付け室１８の中へ運ばれる。

そのような不焼鋳型では、従来と同様に、固定心棒２０
と鋳物２２が砂２４の中に埋められている。

後に砂が取り除かれた時に鋳物を吊すだめの手段２６が
備えられている。

吹付け室１８には、鋳型に研摩粒を吹き付けてそこから
砂と心棒を除去し、それによってそこに露出した鋳物を
洗浄する操作を一工程で行なうだめの遠心式吹付け車２
８が複数個設けられている。

鋳型から砂が除去されると、その砂のうちの約２５％が
塊状であり、残りの７５％が小さい粒状であることがわ
かる。

脱落砂、心棒、使用済の研摩粒、微粒子および他の不純
物は室１８の底３０を通って落下し、振動コンベヤ３２
上に受けられる。

この砂、研摩粒等の混合物を室１８から排出し易くする
だめに、その室の床は最大開口面積になるように作られ
ている。

理想的には、室１８は完全に床無しであることが望まし
い。

しかしながら、一般的には、作業員が種々の目的のため
に中へ入ることができるように室１８の底面にはいくつ
かの構造部材を付けることが望ましい。

したがって、第１図に示すように、間隔をあけて１ビー
ム３４が設けられており、そして混合物３６は各１ビー
ム３４の間の大きく開いた領域を通って落下することに
よって振動コンベヤ３２上に受けられる。

第４図はそれに代る装置を示しだもので、ここでは床は
よろい戸作り３８になっており、そのだめにその上を歩
くことのできる支持面を形成するとともに床を通して混
合物を排出し易くなっていて有利である。

全混合物３６は振動コンベヤによって運ばれて、適当な
大きさのメッシュを持つスクリーン４０の部分に達する
と、微細研摩粒、微粒子および他の不純物がホツパ４２
の中へ落下し、スクリュコンベヤ４４まで行き、ここで
後述する分離用エレベータ４６に受け取られる。

混合物３６の残りの部分すなわち、塊、心棒、および混
合物と一緒に運ばれるその他の材料は振動コンベヤ３２
の端まで運ばれ、そして普通直角な方向に向いている振
動コンベヤ４８上に落とされて、第２吹付け場５０（第
２図）に運ばれる。

一方 コンベヤ５２の中へ排出され、次に適当な数のセパレー
タ５４の中へ排出される。

セパレータ５４の米国特許第３３．６８，６７７号に記
述、図示されたもののような空気洗浄形のものが有利で
ある。

その特許の詳細はここで一緒にして参照されるものとす
る。

一般に空気洗浄形セパレータ５４は落下混合物をたとえ
ば入口５８に設けられた空気カーテンにさらす。

混合物を重量に従って別々の流れに分離し易くするため
に分離室６０の中には数多くのかす取り板５８が設けら
れている。

ここで研摩粒は砂より重く、砂は微粒子より重い。

したがって研摩粒は一般にまっすぐ下向きに排出導管６
２の中へ落下し、他方微細砂は僅かにそれて排出導管６
４の中に受けられる。

微粒子および他の不純物用には別の排出管（図示されて
いない）が設けられている。

セパレータ５４に供給される混合物中の砂は必ずしも望
ましい大きさの粉末度ではなく、豆粒大と呼ばれる小さ
い塊であることもしばしばあることがわかっている。

一般にそのような豆粒大の塊は直径約４．７５ｍｍ（３
／１６インチ）〜６．３５ｍｍ（１／４インチ）である
。

この豆粒大の砂は微細砂より重いから、豆粒大の砂も大
形の金属弾である研摩粒と共に管６２の中へ入る。

したがって、砂の再使用あるいは研摩粒の再使用のため
に砂を最大限に回収するためには砂を研摩粒から分離す
べる必要がある。

したがって豆粒大の砂と研摩粒は２番目の分離操作を受
ける。

この第２分離操作では研摩粒と豆粒大の砂の混合物を耐
摩耗性ポリウレタン製の一対のロー２６６の間へ供給す
る。

接近して置かれた回転ローラが豆粒大の砂を微細砂にす
るが、このときもちろん研摩粒はその正常な大きさに保
たれる。

砕かれた砂と研摩粒のこの混合物は次にセパレータ６８
に供給されるが、このセパレータ６８はセパレータ５４
と同様に空気洗浄形であるが、異なる点は、混合物がわ
ずか２本の流れに分割されるのであるから、ただ１枚の
かす取り板７０があればよいことである。

しかしながら複数枚のかす取り板を用いるセパレータも
使用し得ることは理解されよう。

ほぼ純粋な研摩粒が流れ口７２に受けられ、吹付け車２
８で再使用するために管７４を経て運ばれる。

微細砂はホッパ７６に受けられ、ここで導管６４から流
れてくる微細砂と混合して、管７８を経て吹付け場５０
へ運ばれる。

上記装置の特筆すべき利点は、不焼鋳造操作を経済的に
可能なものにするのに必要な砂の再生にとって不可欠の
粒状化と洗浄を効果的に行なう吹付け場５０を含んでい
ることにある。

ここで前述したように混合物３６中の砂の約２５％は塊
状で、たとえばその大きさは一般に直径約２５ｍｍ（１
インチ）から２５０ｍｍ（１０インチ）まで変り得る。

上記装置によると塊と心棒は吹付け場の中でいかなる機
器をも傷つけずに扱われる。

有利なことに、砂を粒状化し、再生するこの吹付け場５
０が同時に心棒をも洗浄し、その結果、心棒は残滓物を
取り除かれて再使用できる状態になる。

上記装置はこれらの利点を最小限の床面積内に提供する
ものであり、そして騒音、塵埃ともに許容範囲内におさ
えている。

前述したように砂を再使用できる状態に再生するだめに
は、砂をその正常な大きさの粒子に戻すだけではなく、
洗浄することも必要である。

砂の洗浄とは不焼操作に使用された有機物あるいは結合
剤を除去することを意味している。

砂にどれほどの結合剤が残っていれば砂の再使用能力を
妨げるかということについては完全な意見の一致が得ら
れていないが、しかし結合剤の蓄積を防ぐべきであると
いうことでは意見が一致している。

上述の利点は吹付け場５０が従来の遠心式吹付け車８０
を含んでいることによって達成されるものであり、この
吹付け車８０は一般に大きい金属弾をたとえば毎分１２
００〜１７００回転あるいはそれ以下の高い流速で投射
する。

金属弾は塊に衝突してそれを粒状にするとともに有機物
に衝突してそれを砂の粒子から除去する。

有利なことにセパレータ５４と６８で分離されてきた砂
は車８０からの吹付け流の中を通過することにより有機
物結合剤を除去される。

たとえば第３図に示すように導管７８から落下する砂は
吹付け流８２と衝突板８４との間を通る。

このようにして流れる８２の一部からの摩耗粒が落下す
る砂に当り、そして砂粒を相互に衝突させたり衝突板８
４に衝突させたりする。

このようにして生ずる衝突によって有機物結合剤が効果
的に除去される。

一方、吹付け流８２の残りの部分は振動コンベヤ４８の
上にのって動いている塊８６を粒状化して洗浄し、心棒
２０を洗浄する。

振動コンベヤ４８の一部には適当な大きさのメッシュを
持つスクリーン８８が設けられていて、粒状化された砂
と研摩粒がそこからホツパ８９の中へ落下してスクリュ
コンベヤ９０に達する。

しかしながら、それより大きい心棒は振動コンベヤ４８
にのって流れ続け、そして最終的には適当な容器（図示
されていない）の中へ排出、収集される。

このようにして心棒は再使用できる。

洗浄された状態で吹付け場５０から受け取られる。

流状化され、再生された砂と研摩粒の混合物はスクリュ
コンベヤ９０からエレベータ９２に送られ、次にセパレ
ータ９４に送られる。

このセパレータ９４も前述した空気洗浄形であり、空気
カーテン入口９６および分離室９８の中にかす取り板１
００を持っている。

ここで混合物から研摩粒の一本の流れが分離して、流れ
口１０２の中に受付られ、研摩粒吹付け車８０へ戻され
、他方、再生された砂の流れは流れ口１０４の中に設け
られ、再使用のために出口１０６から適当な容器（図示
されていない）の中へ排出される。

出口１０６から排出される前に、砂は磁気ドラムセパレ
ータ１０７を通過し、混入している少量の金属研摩粒を
除去され、ほぼ純粋な砂になる。

第５図は第３図と同様な装置の別の形を示すものであり
、この装置では塊、心棒等の混合物は第３図の装置の場
合と同様にしてコンベヤ１０８から振動コンベヤ１１０
に送られる。

しかしながら、この装置の場合は、吹付け車１１２は、
その吹付け粒子として、導管１１４から供給される金属
弾だけではなく、たとえば導管７８から供給されるよう
に、導管１１６から供給される微細砂をも使用する。

このようにして微細砂が塊１１８を破壊する機能を持つ
だけではなく、砂からの衝撃がそこから結合剤を除去す
るのを助長する。

このような装置は、吹付け室１８から受け取った混合物
の中の微細砂と研摩粒を完全に分離することはそれほど
重要なことではないから、より簡単彦分離装置とも言え
る。

第３図および他の種々の図面では塊状材料の運搬手段が
振動コンベヤであるが、他の形の運転手段も可能である
。

たとえば、第３Ａ図に示すように、塊８６は網目形のベ
ルト８５の上にのって運搬されて、研摩粒および粉砕さ
れた塊がその網目を通シ抜けて斜面８７上に落下し、ホ
ツバ８９の中へ入ってスクリュコンベヤ９０に達する。

運搬手段は第３図および第３Ａ図に示すよう々平坦な面
を持つ必要はなく、希望に従って他の適当な形、たとえ
ば円筒コンベヤの形を取ってもよい。

前にも指摘したように上記装置においては多くの適切な
研摩粒吹付け手段を使用することができる。

一つの特に効果的な吹付け手段は、米国特許第３，３４
８，３３９号に説明、図示された、張り出し付けの傾斜
翼を有する遠心式吹付け車である。

さらに、各吹付け場で多重の吹付け車を使用することも
可能である。

研摩粒として金属弾を用いると有利である。

第６図は別の形の装置を示すものであり、これは吹付車
１２０の塊粉砕能力が最大である。

そこに示すように、振動コンベヤ１２２は特別の設計に
なっていて、その上面には段が付いていて、そのために
肩１２４，１２６が生じている。

この装置は、吹付け流１２８の左手部分が振動コンベヤ
１２２によって与えられる流れ方向と反対向きの左方向
に塊を押し戻そうとする効果を持っているので有利であ
る。

しかしながらたとえば肩１２４がこの逆方向の流れを妨
げ、塊１３０を保持する停止装置としてはたらくので、
塊１３０は網目スクリーン１３２を通り抜けて落下でき
るまで十分に粒状化される。

たとえば第１図に示すように、塊粉砕場で使用される種
々の振動コンベヤはトラフ形であり、その大きさは特別
に配置された遠心式吹付け車の吹付け流の幅より大きく
ない範囲に塊状砂の流れを限定する程度のものであり、
そのために吹付け車は塊の粉砕手段として完全に役割を
果し得る。

第７図および第８図は第１図に示した装置と同様な装置
の簡単化した形式を示す。

第７〜８図の装置では、吹付け室１８の中で不焼鋳型か
ら取り除かれた微細砂が十分な結合力を持っていない時
は、この微細砂をエレベータ１３４の中へ運び、そして
次に、微細砂に洗浄操作を施さずに分離操作１３６に運
ぶことが可能である。

しかしながら、他方では、吹付け室１８から来る塊は吹
付け場１３８で粉砕され、そしてこの粉砕された塊は次
ニ同シエレベータ１３４および分離装置１３６に運ばれ
る。

このようにして第７〜８図の装置では第１図に示したよ
うな一対のエレベータと分離装置が不要になる。

第９図は上記装置の別の形態を示すものであり、これは
洗浄能力を最大にするものである。

ここで塊１４２を含む混合物１４０は適当な供給源、た
とえば前述したような不焼鋳型から鋳物を洗浄する吹付
け室とかあるいは何か他の供給源からホツパ１４４の中
へ供給される。

砂はたとえばバッチ式容器から供給されても、または連
続的に供給されてもよい。

前述したように、混合物は吹付け場１４６の中へ供給さ
れ、そして吹付け車１４８が塊を粉砕し、混合物中の砂
に洗浄処理を施す。

第９図の態様はこれまでの態様と異なり、粒状の砂にさ
らに洗浄操作を施すだめの手段が設けられている。

そのために吹付け場１４６の底には収集ホツパ１５０が
設けられていて、その出口から粒状の砂と研摩粒が吹付
け車１５２の中へ供給される。

吹付け車１５２はこのようにして供給された砂と研摩粒
を室１５６の内壁上に取り付けられた衝突板１５４に向
けて３６０°の範囲に吹付けるように設計されている。

もちろん、明らかに、室自体が衝突板としてはたらくこ
とも可能である。

そのような洗浄操作によって砂粒の乱流を最大にし、洗
浄能力を増加させることが望ましい。

その結果、吹付け車１５２は従来の速度、毎分２２５０
回転より低い速度、たとえば毎分１２００回転で操作さ
れる。

第１０図および第１１図は第９図と同様にさらに洗浄研
摩粒吹付け場１５６を含んでいる装置を示す。

しかしながらこの装置では、砂と研摩粒の混合物は流れ
分散コーン１５８の上に排出されて衝突板１５４と吹付
け車１６０の間に落下する。

３６０°の範囲にわたって吹き付けることのできる吹付
け車１６０にはセパレータ１６４から導管１６２を通っ
て研摩粒が供給され、その結果、コーン１５８によって
分散された落下流は遠心式吹付け車１６０からの吹付け
粒に打たれて、衝突板１５４に吹き跳ばされる。

第１０〜１１図に示すように流れ分散コーン１５８を用
いることにより、大量生産の場合は非常に利益を受ける
。

第１２図は流れ分散手段の別の形を示す。

ここでは流れ分散手段はコーンではなく、一対の板１５
９が互いに傾いて、その頂点で合致する、吹付け車１６
１上で逆Ｖ字形を形成する形になっている。

流れ分散板１５９からは２本の流れが出るだけであるか
ら、吹付け車１６１は２本の溝を持つ羽根ケースを有し
ており、それによって吹付け車は一対の直径方向反対側
に向く吹付け流を放射する。

第１３図および第１４図は、前述した塊粉砕場から受け
取られ、そして流れ口１６６を通って排出された砂を洗
浄するのに有利な本発明に従う装置を示す。

排出された粒子は吹付け場１７０で遠心式吹付け車１６
８の中に供給される。

吹付け車１６８の羽根１７２を含む方向には吹付け車に
対して傾斜した衝突板１７４がある。

板１７４の下端にはもう一つの衝突板あるいは反撥板１
７６が結合されていて、羽根１７２から板１７４に向け
て吹付けられた粒子は板１７４で下方に向けてはね返り
、板１７６に衝突して、次に吹付け場の中心に向って戻
る。

このようにして、砂粒中に生ずる乱流は最大になって、
これらの粒子を効果的に洗浄する。

もし希望するならば、乱流をさらに増すだめにさらに反
撥板１７８を設けることもできる。

有利なことに吹付け車１６８の駆動装置１８０は適当な
動力線導管１８４と通気線１８６を有する閉鎖ハウジン
グ１８２の中に閉じ込められている。

第１５図および第１６図はさらに強い乱流を得るための
別の方法を示す。

そこに示すように、粒子は流れ口１８８を通って遠心式
吹付け車１９０の中へ排出される。

車１９０の駆動装置１８９は適当な通気線１９３を有す
るケーシング１９１の中に閉じ伏められている。

しかしながらこの態様では、衝突板は吹付け室１９６の
内壁１９４から突き出ている複数枚の板又は羽根１９２
である。

第１７図はさらに別の形態を示すものであり、ここでは
複数個の吹付け車１９８，２００，２０２が上下方向に
積み重ねられていて、たとえば吹付け車１９８から吹付
けられた粒子が流れ口２０４を通って次の吹付け車２０
０に送られ、次に流れ口２０６を通って吹付け車２０２
に送られるようになっている。

所望の洗浄の程度に従って縦方向に幾段にも吹付け車を
積み重ねることができる。

積み重ねられた装置も適当な通気線２０８および前述し
た個々の車に関する他の特徴を持っている，本発明の概
念を不焼鋳造装置の砂の再生に特に言及して説明したが
、この概念は他の装置に対しても同様に適用し得ること
を理解すべきである。

本出願は、ラソセル・Ｌ・ロウ（ＲｕｓｓｅｌｌＬ．Ｒ
ｏｗｅ）名の１９７０年１０月３０日付米国特許出願第
８５，６４５号およびジョセフ・Ｅ・ボウリング・ジュ
ニア（ＪｏｓｅｐｈＥ．Ｂｏｕｌｉｎｇ．Ｊｒ．）名の
１９７０年１１月１３日付米国特許出願第８９１８１号
に示された主題とも関連している。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明の装置に関連する装置の態様を示す側
面図である。 第２図は、第１図に示した装置の態様の平面図である。 第３図は、第２図の線３−３に沿って見た断面図である
。 第３Ａ図は、第３図と同様の図であって、別の態様のコ
ンベヤ構造を示す。 第４図は、修正された吹付け室の一部分を示す立面図で
ある。 第５図と第６図は、第３図と同様の図であって、上記装
置の別の態様の装置の拡大図である。 第７図と第８図は、上記装置のさらに別の態様の側面図
と端面の立面図である。 第９図と第１０図は、上記装置の別の態様を図式的に示
す立断面図である。 第１１図は、第１０図に示した態様の一部分を示す平断
面図である。 第１２図は、第１１図と同様の図で、上記装置のさらに
別の態様を示す平断面図である。 第１３図は、本発明に従う装置の一態様の立断面図であ
る。 第１４図は、第１３図の線１４−１４に沿って見た断面
図である。 第１５図は、上記装置のさらに別の態様を示す立断面図
である。 第１６図は、第１５図に示しだ態様の一部分の平面図で
ある。 第１７図は、上記装置のさらに別の態様の部分的に断面
の露出した立面図である。 １０…処理装置、１８…吹付け室、５０…第２吹付け場
（研摩粒吹付け場）、１５６，１７０，１９６，１９８
，２００及び２０２…洗浄装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 回転軸線の回りに回転する回転羽根を備えた吹付け
   手段と、該回転羽根の該回転軸線付近と対抗している開
   口部を備えた、該吹付け手段に不焼鋳型用砂を含む微粒
   子状物を供給するだめの手段と、該回転羽根の半径方向
   外側に配置され、該吹付け手段から投射される該微粒子
   状物が衝突する衝突板手段とを具備し、該衝突板手段が
   ニ組のプレートを含み、該一組のプレートは、該微粒子
   状物が一つのプレートから他のプレートへとはね返るよ
   うに配置されていることを特徴とする不焼鋳型用砂を洗
   浄するだめの装置。