JPS645980B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、鋳物砂処理装置としての砂冷却装
置、連続式混練機、バツチ式混練機等において、
回収砂の冷却用あるいは鋳物砂の調製用として水
を注入する鋳物砂処理用のマルチステツプ式注水
装置に関する。 砂冷却装置や混練機に使用されるこの種の注水
装置としては、たとえば第４図に示す如く、水源
５に複数の注水系１８，１９，２０を並列状に接
続し、そしてホツパ１からベルトフイーダ２によ
つて連続的に切出される処理すべき鋳物砂（回収
砂）Ｓの温度や水分を検出器２５，２６によつて
それぞれ検出するとともに、その検出値に基いて
制御器２４において電気的に演算し、それに応じ
て前記注水系１８，１９，２０の注水電磁弁Ｖ
１，Ｖ２，Ｖ３を開閉制御することによつて、ノ
ズルＮから鋳物砂処理装置である、たとえば連続
式混練機３内の鋳物砂に注水するようにしたもの
が知られている。これは、前記各注水系１８，１
９，２０の流量Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３をすべて等しく
設定しておき、ベルトフイーダ２によつて連続的
に切出される鋳物砂Ｓの要求注水量（温度や水分
に基づく注水流量計算値）が増加したときには注
水系１８，１９，２０の注水電磁弁Ｖ１，Ｖ２，
Ｖ３を順々に開放し、減少したときには順々に閉
鎖する形式であり、従つて前記注水系１８，１
９，２０を図示の如く３本に設定した場合には、
第５図に示す如くそれら注水系１８，１９，２０
による注水流量域Ｑを流量零の場合も含めて、
Q1、Q1＋Q2、Q1＋Q2−Q3の４ステツプにしか
区分し得ない。そのため、鋳物砂の温度や水分を
精度良く検出し、かつそれに基いて電気的に要求
注水量を演算したとしても、前記ステツプ幅が大
きいことから、第５図に示す如く時々刻々と変化
する要求注水量と実際の実注水流量との誤差（斜
線で示す部分）が大きく、注水量の精度が悪いと
いう欠点がある。従つて、このような形式のもの
において注水量の精度を向上するには注水系を増
加すれば良いが、しかしながら注水系の増加は現
実には配管の複雑化、装置の大型化、コストアツ
プ等の理由によりおのずと限界がある。 また、他の例として第６図に示す如き形式のも
のが知られている。これは、水源５と計量タンク
４８とを、給水電磁弁４９及び計量調節弁（可変
流量調節弁）５０を含む給水系５１によつて接続
し、鋳物砂Ｓの要求注水量に応じて制御器２４か
ら前記計量調節弁５０に比例出力（アナログ値）
を与えることにより、上記要求注水量に見合うよ
うに流量を調節して計量タンク４８へ給水すると
ともにこれを一旦貯溜し、ホツパ１からの所定量
の鋳物砂切出後、計量タンク４８内へエア源５２
から電磁弁５６を経て所定のエア圧を付加したも
とで、注水電磁弁５３及びノズルＮを経てバツチ
式混練機３２内へ注水するようになしたものであ
る。 なお、バツチ式混練機３２で混練をする際の１
サイクルは、砂、バインダ、水の計量→砂、バイ
ンダの投入→空練り→注水→本混練→砂排出の順
序で行われ、空練りタイマのタイムアツプ時点で
注水が開始されるようになつている。 したがつて、上限レベルスイツチ５４はオーバ
フロー検出用であり、計量タンク４８からの注水
制御時において、注水開始時の水レベルは上限レ
ベルスイツチ５４よりも下方にあつて、注水開始
時の水レベルは注水量によつて異なる。 また、注水の完了は下限レベルスイツチ５５で
検出されるため、注水完了時の水レベルは、常
時、下限レベルと一致する。 そこで、注水中は前記エア電磁弁５６と注水電
磁弁５３は「開」となり、給水電磁弁４９は
「閉」となる。計量時においては、エア電磁弁５
６と注水電磁弁５３は「閉」となり、給水電磁弁
４９は「開」となるとともに、計量調節弁５０の
弁開度は制御器２４からの比例出力により連続的
に変化するようになつている。 ところが、このような調節弁を使用する形式の
ものは第７図に示す如く、制御器２４からの比例
出力と、計量調節弁５０にて制御される流量との
関係が少流量域では直線性を示すものの、多流量
域では水圧の低下に伴つて非直線性を示す傾向が
ある。すなわち、多流量域では注水量に誤差を生
じて注水精度を悪化するものであつて、この欠点
を解消するにはリニアライザや流量フイードバツ
ク等を設定する必要がある。 また、一般に工場水では水源５における元圧の
変動が1.0±0.25Kg／cm²であり、この元圧変動は
前述の第４図及び第６図に示すいずれの形式につ
いても影響するものであつて、これが注水精度を
悪くする原因の１つとなつている。 本発明の目的は、上述した従来の欠点に鑑み、
複数の注水系を介して鋳物砂への注水を行う場合
において、注水流量域の注水ステツプを注水系を
増やすことなく多段化できるようにした鋳物砂処
理用のマルチステツプ式注水装置を提供すること
にある。 以下、本発明を図示の実施例に基いて具体的に
説明する。まず、第１図に示す実施例について説
明すると、この実施例はホツパ１からベルトフイ
ーダ２によつて定量切出された回収砂Ｓを撹拌機
または混練機３へ導き、これを連続的に加水撹拌
処理または加水混練処理する場合について適用し
たものであり、回収砂Ｓの定量切出しについては
切出ゲート４にて制御されるようになつている。
水源５からの水は制御器２４よりの指令で開閉さ
れる給水電磁弁６、圧力計７及び逆止弁８を含む
給水管９を経て調圧タンク１０に給水される。調
圧タンク１０には２個のレベルスイツチ１１，１
２が設けられ、上限レベルスイツチ１１はオーバ
フロー検出用として常開接点に設定され、下限レ
ベルスイツチ１２は給水条件検出用として常閉接
点に設定されている。すなわち、下限レベルスイ
ツチ１２はそのON動作によつて給水開始を、
OFF動作によつて給水停止をそれぞれ制御器２
４を経由して前記給水電磁弁６に指令し、このこ
とによつて調圧タンク１０の水位は下限レベルス
イツチ１２により規定された一定高さに常時保持
される。また、調圧タンク１０内にはエア源１３
から減圧弁１４、圧力計１５及び逆止弁１６を含
むエア給送管１７を経て所定圧（前記給水管９内
の水圧より低い）の圧縮空気が圧送されている。 しかして、前記調圧タンク１０には複数本、た
とえば６本の注水管１８〜２３が並列状に接続さ
れ、各注水管１８〜２３にはそれぞれ前記制御器
２４からの指令によつて個別的に開閉制御される
注水電磁弁Ｖ１〜Ｖ６と、撹拌機または混練機３
内への注水用のノズルＮ１〜Ｎ６が設けられてい
る。上記６個のノズルＮ１〜Ｎ６はその流量Ｑ１
〜Ｑ６が一定の比、たとえば整数比１：２：３：
４：５：６となるように定められており、従つて
最小径のノズルＮ１の流量Ｑ１を仮に１／min
とすれば全ノズルＮ１〜Ｎ６の総注水流量Ｑは
（１＋２＋３＋４＋５＋６）＝21／minである。
一方、ホツパ１から切出される回収砂Ｓの温度及
び水分はそれぞれ検出器２５，２６によつて検出
され、そして制御器２４において温度及び水分の
検出値に基いて回収砂Ｓが要求している要求注水
量が演算されるとともに、時々刻々と変化するそ
の要求注水量（注水流量計算値）に応じて予め設
定された制御プログラムに基いて前記注水管１８
〜２３における６個の注水電磁弁Ｖ１〜Ｖ６が所
定の組合せで開閉される。すなわち、本実施例に
おいては注水電磁弁Ｖ１〜Ｖ６に関する開閉つま
りノズルＮ１〜Ｎ６の開閉は、第２図の図表に示
すノズル制御プログラムに基いた組合せで制御さ
れるようになつていて、全ノズルＮ１〜Ｎ６によ
る総注水流量Ｑは、第２図の図表に示す如く０
／minから21／minまでの範囲にわたつて注
水量が１／min間隔で順次変化するように22通
りのステツプに区分されている。 なお、回収砂Ｓを加水冷却処理する場合は、前
述の如く温度及び水分の検出値を要求注水量の演
算条件とするが、冷却処理後の回収砂Ｓを加水混
練処理する場合は、温度に関しては省略されるこ
とが多い。 本実施例の注水装置は上述のように構成したも
のであり、従つてホツパ１内の回収砂Ｓがベルト
フイーダ２によつて連続的に定量切出されると、
検出器２５，２６による温度、水分の検出及びそ
の検出値に基づく制御器２４における要求注水量
の演算が行われ、そして前述の如く22通りのステ
ツプに区分されたノズルＮ１〜Ｎ６による注水量
の中で上記要求注水量（注水流量計算値）に最も
近い値で対応するように前記プログラムに基いた
開閉指令が各注水管１８〜２３の注水電磁弁Ｖ１
〜Ｖ６に与えられる。たとえば、上記要求注水量
が１±0.5の範囲であれば１／minのノズ
ルＮ１用の注水電磁弁Ｖ１のみが、また５±
0.5の範囲であれば２／minと３／minの各
ノズルＮ２，Ｎ３用の注水電磁弁Ｖ２，Ｖ３が、
さらには10±0.5の範囲であれば１／min、
２／min、３／min及び４／minの各ノズ
ルＮ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４用の注水電磁弁Ｖ１，
Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４が開放されることになる。 従つて、本実施例によれば１刻みの22通りの
ステツプ流量をもつて時々刻々と変化する要求注
水量に対応できるため、要求注水量に対するバラ
ツキは僅か±0.5の範囲であり、前述した従来
方式に比べて非常に小さなものとなる。 また、本実施例では水源５からの水を調圧タン
ク１０へ一旦給水してから各注水管１８〜２３を
通して注水するようになし、しかも調圧タンク１
０内の水位をレベルスイツチ１２によつて常に一
定に保持するとともに、その水面には常に所定の
エア圧を付加してあるため、注水系に関する水圧
変動が可及的に抑えられ、該水圧変動に起因する
各ノズルＮ１〜Ｎ６の流量のバラツキが防止さ
れ、またエアの消費量も非常に少なくて済む。 ここで、ノズル流量に与える水圧変動の影響に
ついて、調圧タンク１０を有する装置と有しない
装置との比較を下表に示す。 〔条件〕 ノズル水圧；1.0Kg／cm² 砂処理量；30T／Ｈ 砂温；73℃ 水分；1.3％ 冷却後目標値・砂温；35℃ 水分；2.0％ 上記条件における必要加水量は、ある計算式に
より11.0／minとなり、加水ステツプは11（ノ
ズルの組合せはNo.１＋２＋３＋５）である。

【表】

【表】 なお、本実施例における各注水系の注水流量は
ノズルＮ１〜Ｎ６の交換によつてあるいはエア給
送管１７の減圧弁１４によつて調整することが可
能であり、従つて同一仕様の装置をもつて広範囲
な砂処理量に対応できるので、装置の標準化が容
易である。 つぎに、本発明の他の実施例を第３図に基いて
説明する。この実施例は回収砂Ｓをバツチ式混練
機３２によつて加水混練処理する場合であつて、
水源５から調圧タンク１０を経たのち各注水管１
８〜２１の注水電磁弁Ｖ１〜Ｖ４に至るまでの流
水過程及び各注水電磁弁Ｖ１〜Ｖ４の開閉制御に
ついては前述の実施例と同様である。ただし、こ
の実施例では注水系を前述の実施例の６本から４
本に減少した場合としている。しかして、各注水
管１８〜２１における注水電磁弁Ｖ１〜Ｖ４の下
流にはそれぞれ注水流量を調整するためのステツ
プ量調整弁FV１〜FV４が設けられており、これ
によつて各注水系の流量Ｑ１〜Ｑ４がたとえば整
数比１：２：３：４となるように調整され、仮に
最少を１／minとすれば全ステツプ量調整弁
FV１〜FV４からの総注水流量Ｑは（１＋２＋３
＋４）＝10／minである。そして注水電磁弁Ｖ
１〜Ｖ４は前述の実施例と同様の要領で第２図に
示す10通りの組合せで開閉が制御され、０／
minから10／minの範囲内でステツプ量調整弁
FV１〜FV４にて定められた１／minの刻みで
増減する10通りのステツプをもつて、時々刻々と
変化する回収砂Ｓの要求注水量に対応する。 このようにして調整された水は、逆止弁２７を
通つて圧送タンク２８内に流入されるとともに一
旦貯えられ、そしてバツチ式混練機３２内にベル
トフイーダ２によつて所定量の回収砂Ｓが投入さ
れると、圧送タンク２８内の水は加水管２９にお
ける加水電磁弁３０の開放に伴いノズル３１を通
して混練機３２内へ注入される。 なお、圧送タンク２８からの注水時にはエア源
３３からエア電磁弁３４、減圧弁３５、圧力計３
６及び逆止弁３７を含むエア給水管３８を通し
て、エア電磁弁３４の開放により減圧弁３５で調
整された圧縮空気が圧送され、従つて注水は開始
から終了まで均一となるよう制御される。また、
圧送タンク２８にはレベルスイツチ３９，４０が
設けられ、上限レベルスイツチ３９はオーバフロ
ー検出用として作用し、一方下限レベルスイツチ
４０は注水停止用として作用し圧送タンク２８内
の水量が一定レベルに達したときに注水停止を指
令し、このことによつて注水作用が完了する。 従つて、この実施例によれば前述の実施例と同
様に時々刻々と変化する回収砂の要求注水量に対
して、微少なバラツキ程度で応えることができる
とともに、水圧変動に起因する流量変動が実際の
注水には現出することがほとんどないものであ
る。 以上詳述したように、本発明は水源に接続した
複数の注水系の流量を各注水系ごとに異なるよう
に設定するとともに、各注水系の電磁弁を時々
刻々と変化する回収砂の要求注水量に応じて予め
設定された組合せで開閉制御するようになしたこ
とにより、注水流量域の流量ステツプを比較的少
ない注水系をもつて多段化できたものであり、こ
のことにより流量差の小さいステツプで要求注水
量に対応することができ、従来方式に比べてその
応答性ならびに注水精度を大幅に良化向上し得る
ものである。 また、本発明は水源と各注水系との間に常に水
位に保持し得るとともに、水面に所定の圧力が付
加された調圧タンクを介装したことにより、注水
系に関する水圧変動を抑えることができるため、
ノズルからの流量が均一かつ安定化され、注水精
度の向上に役立つとともに、ボタ落ちが防止され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の注水装置の一実施例を示す説
明図、第２図はステツプ注水を示す図表、第３図
は本発明の他の実施例を示す説明図、第４図は従
来例を示す説明図、第５図は従来例によるときの
ステツプ注水を示す図表、第６図は他の従来例を
示す説明図、第７図は他の従来例における計量調
節弁の流量特性を示す図表である。 １……ホツパ、２……ベルトフイーダ、３……
撹拌機または混練機、５……水源、６……給水電
磁弁、１０……調圧タンク、１８〜２３……注水
管、２４……制御器、２５，２６……検出器、Ｓ
……回収砂、Ｖ１〜Ｖ６……注水電磁弁、Ｎ１〜
Ｎ６……ノズル、FV１〜FV４……ステツプ量調
整弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ホツパから連続的に定量切出される鋳物砂に
   対して、水源に接続されかつそれぞれが電磁弁を
   もつ複数の注水系を介して注水するように構成さ
   れるとともに、検出器による前記鋳物砂の温度あ
   るいは水分の検出値に基づいて前記電磁弁の開閉
   を制御するようになした注水装置において、前記
   複数の注水系の流量が各注水系ごとで異なるよう
   に各注水系のノズル径を設定するとともに、前記
   検出器による検出値に対応して各注水系の電磁弁
   をプログラムに基づいた組合わせをもつて開閉制
   御するように構成し、さらに前記水源と各注水系
   との間には常に水位を一定に保持し得るととも
   に、水面に所定の圧力が付加された調圧タンクを
   介装した鋳物砂処理用のマルチステツプ式注水装
   置。