WO2008151874A1 - Verfahren zur aufbereitung von formsand - Google Patents

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WO2008151874A1
WO2008151874A1 PCT/EP2008/054769 EP2008054769W WO2008151874A1 WO 2008151874 A1 WO2008151874 A1 WO 2008151874A1 EP 2008054769 W EP2008054769 W EP 2008054769W WO 2008151874 A1 WO2008151874 A1 WO 2008151874A1
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molding sand
sand
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water
compressibility
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PCT/EP2008/054769
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Roland Seeber
Clemens Kohler
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Maschinenfabrik Gustav Eirich Gmbh & Co. Kg
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C5/00—Machines or devices specially designed for dressing or handling the mould material so far as specially adapted for that purpose
    • B22C5/18—Plants for preparing mould materials
    • B22C5/185—Plants for preparing mould materials comprising a wet reclamation step
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C5/00—Machines or devices specially designed for dressing or handling the mould material so far as specially adapted for that purpose
    • B22C5/04—Machines or devices specially designed for dressing or handling the mould material so far as specially adapted for that purpose by grinding, blending, mixing, kneading, or stirring
    • B22C5/0409—Blending, mixing, kneading or stirring; Methods therefor
    • B22C5/044—Devices having a vertical stirrer shaft in a fixed receptacle

Definitions

  • the present invention relates to a method for the treatment of foundry sand.
  • Casting is probably the most important archetypal process. In this case, a melt of the material to be processed is poured into a mold in which it then solidifies and forms the casting to be produced.
  • lost forms are used.
  • These molds are made of molding sand, i.e., quartz sand and a binder. These shapes are usually created by modeling models. In the form of the liquid material is then filled. After solidification of the material, the molding sand can be removed, that is, the casting are removed from the mold, whereby the mold is destroyed. Therefore, this type of form is called a lost form.
  • the sand must i.a. be mixed with suitable binders.
  • suitable binders care is taken in principle that the molding sand to be used has as good as possible to the material adapted properties. In this case, for example, the casting material used and the associated melting temperature but also the outside and possibly inner contour of the molding to be observed.
  • the quality of the molding sand depends essentially on the clay content, the grain size and the grain distribution, the shape and the surface of the quartz bodies, the type and quantity of the accompanying materials, the moisture content and the degree of compaction ,
  • the used foundry sand is as a rule completely recycled and reused for cost and environmental reasons, especially since per unit weight of casting incurred in general 5 to 15 parts by weight molding sand. At least 90% of the used molding sand can be recycled and fed back to the molding cycle, since the binder coats are still largely effective, so that only water and optionally binder must be supplied. Part of the used sand is removed from the cycle and replaced with fresh feedstock. Frequently, clay-bound molding sands are used, which are usually returned to a conditioning process after the casting process, where the used sand is again mixed in a sufficient amount of water, binder (eg bentonite), additives (eg coal dust) and new sand.
  • binder eg bentonite
  • additives eg coal dust
  • the treatment generally takes place in a mixer and often under vacuum to simultaneously cool the molding sand. During the preparation, it must be ensured that the binder surrounds the quartz sand grains as well as possible.
  • the aim of this treatment is that of the recycled sand leaving the mixer has a uniform quality.
  • the quality of G manereialtsandes fluctuates due to the thermal stress during the casting process as a function of the particular production program, so that constantly old sand with fluctuating moisture and Schlämmstoffgehalt is returned to the processing plant.
  • the aim of a well-functioning treatment is therefore always to recognize fluctuations in the used sand and to correct them by corrective measures, such as adjustment of the amount of water added or of the binder content, which are introduced into the treatment process.
  • the compressibility and further measured variables such as, for example, the compressive strength and / or shear strength are generally determined directly with a mixer downstream from the mixer or directly from the mixer.
  • the moisture content of the used sand in the mixer for correcting the amount of water added is determined directly via a moisture sensor and corrected on the basis of the detected compressibility and moisture values in the addition of water and addition of aggregate to achieve a constant molding sand quality of the processed molding sand.
  • No. 3,838,847 describes a further developed process of DE 1947566, in which a liquid which is continuously flowed through with molding sand and subjected to the horizontal inclined conical drum mixer is subjected to liquid in dependence on the torque of a mixing tool working countercurrently to the mixing container, so that the torque applied to the mixing tool is constant.
  • JP 56053844 describes a method for the correction of the molding sand quality by fluctuating solids weighing, resulting from the timed addition of used sand in a storage tank by active power measurement on a Kollerantrieb.
  • the humidity and the bentonite content of the used sand are simultaneously determined in a muller mixer on the basis of the engine power difference between a measured value after adding the used sand to the mixer and a second measured value after adding a predefined amount of water and binder and a fixed mixing time corrected.
  • the re-feeding of the missing amount of water and binder takes place after a second measurement in the same molding sand on the basis of the experimentally determined relationship between moisture content and engine power difference and binder content and engine power difference.
  • the simultaneous correction of two operating variables, humidity and bentonite content, which are also dependent on one another, based on only one measured variable engine power difference with simultaneously non-constant capacity in the mixer and fluctuating used sand mixtures inevitably leads to greater than smaller variations in the molding sand quality.
  • the object of the present invention is to provide a method with a simple control system for controlling the compressibility of a recirculating molding sand. - -
  • a method for processing molding sand comprising the following steps: a) dividing the molding sand to be treated into at least two molding sand mixtures, b) adding a first molding sand mixture to a mixer, c) moving a mixing tool provided in the mixer, d) Measuring the force necessary for the movement of the mixing tool, e) determining the actual compressibility of the molding sand contained in the mixer from the measured force, f) determining the difference between the actual compressibility and a SoII compressibility, g) determining the in the mixer i) moving the mixing tool provided in the mixer during a predetermined period of time, j) measuring the force necessary for the movement of the mixing tool, k) determining the Is-compactability of the processed first molding sand from the g empressive power,
  • a part of the molding sand to be processed is filled in a mixer and the force required for the movement of the mixing tool is measured.
  • This force measurement can most easily be measured indirectly via the active power of the mixer. Basically, it is not necessary to determine an exact measurement of the force required, but it is quite sufficient to measure a size that is a measure of the force required, since the method is less the force, but rather the compressibility of the molding sands is important.
  • the mixer is charged via a gravimetric solids balance with a constant amount of used sand.
  • the power consumption of the drive motor MP 1 is detected and converted into an actual humidity value F 1 via the experimentally determined calibration curve between engine power and humidity. From the known relationship between moisture and compressibility for a given sludge content SG is calculated from the target compressibility V S ⁇ ⁇ the necessary target moisture F S ⁇ ⁇ calculated and compensated for the resulting moisture difference AF 1 by a single addition of water in the mixer.
  • the molding sand After adding the amount of water, the molding sand is prepared in the mixer a preset mixing time and added at the end of the preparation of this molding sand quantity just before emptying a second measured value MP 2 for the effective power of the mixing tool.
  • a second measured value MP 2 for the effective power of the mixing tool.
  • the compressibility difference AV 2 resulting from the deviation is then converted by means of a defined correction function into a moisture correction value F korr , which is correspondingly taken into account in the subsequently prepared molding sand quantity in the determination of the necessary quantity of added water.
  • the preparation of the subsequent molding sand quantities is therefore influenced by the correction measurement which was carried out in the immediately preceding molding sand batch processing after the preparation.
  • the mixing time in the mixer can be kept constant and on the other hand long-term fluctuations in the used sand composition can be compensated.
  • This is done via an automatic adjustment of the correction water quantities of gradual changes in the sand composition.
  • the compactability is checked at the end of the treatment and, if a deviation from the nominal value is determined, the preparation of future molding sand quantities is adapted accordingly.
  • the correction value thus no longer has an effect on the molding sand quantity at which the deviation was determined, but only on molding sand quantities to be subsequently processed.
  • the treated molding sand has an elevated temperature compared to the environment, it comes after the addition of water for evaporation of a portion of the added water in the mixer downstream equipment parts such as the discharge belt.
  • To compensate for this moisture loss is in a preferred embodiment of the temperature of the used sand on an energy balance on the expected moisture reduction by evaporation closed and this additional moisture amount F Ev a P (T) also added to the molding sand.
  • the mixer is evacuated during processing. This results in a boiling point reduction of the water contained in the molding sand, so that at least a portion of the water evaporates and is effectively cooled due to the required evaporation energy of the remaining molding sand. Since the reclaimed molding sand is usually taken directly from the unwrapped form, it is anyway too hot for further processing and must be cooled. A treatment under vacuum not only shortens the treatment process, but also leads to a better quality of the processed molding sand.
  • the molding sand is then additionally added to the amount of evaporation water, which in this case is made up of the final sand.
  • Temperature of the processed molding sand which corresponds to the set final pressure, results in exactly the amount of water F CoO ⁇ fed to the preparation, which is necessary to cool the molding sand from its actual temperature to the target temperature.
  • a measurement of the temperature of the untreated molding sand can be used, wherein the temperature measurement can be done in the Altsandzu Installation.
  • the temperature of the used sand e.g. is conveyed to the scale via old sand belts, is thereby detected on the way to the scale and used for the subsequent water correction to compensate for the amount of evaporation water or when reprocessing under vacuum to determine the amount of water that is used for evaporative cooling.
  • the temperature-dependent water loss F Ev a P (T) is calculated in a known manner via an energy balance by evaporation over the previously measured old sand temperature or from the final boiling point of the vacuum treatment via the vapor pressure curve of the water and additionally fed to the mixture.
  • the correction function of the moisture correction is subdivided into three sections as a function of the determined moisture difference between actual compressibility and nominal compressibility at the end of the treatment.
  • the correction function follows an nth-order polynomial with n> 1, so that small deviations only lead to very small changes in the moisture addition and greater deviations are taken into greater account.
  • the humidity correction follows a linear relationship, while in a third section, which connects directly to the second section, it is limited to a fixed maximum value.
  • the correction of the compactability difference takes place, alternatively or in combination, by adding new sand or a mixture of fine substances, such as bentonite, pulverized coal and filter dust, to the mixture.
  • new sand or a mixture of fine substances such as bentonite, pulverized coal and filter dust
  • the power consumption of the drive motor is detected and converted over the calibration curve between engine power and humidity in an actual humidity value.
  • the difference to a previously defined final moisture content taking into account the amount of evaporation water based on the temperature determined in the used sand is compensated by adding water into the mixture.
  • This compaction difference determined in this way is then converted into a correction value for correction of the sludge content in the formulation via a correction function defined in sections, which is correspondingly taken into account in the subsequent preparation of another molding sand quantity in the determination of the necessary quantities of aggregate.
  • the content of the slurry in the mixture is too low and must be reduced by adding fines, e.g. be increased in the form of a mixture of bentonite, coal dust and filter dust, while at a negative difference between actual and target compressibility of the sludge content in the mixture is too high and must be reduced by the addition of coarse new sand.
  • the correction function of the aggregates as a function of the compaction difference between actual compressibility and nominal compressibility determined at the end of the treatment is subdivided into 3 sections.
  • the correction function follows an n-th order polynomial with n> 1, so that small deviations only lead to very small changes in the additive addition.
  • the additive correction follows a linear relationship, while in a third section, which directly adjoins the second section, it is limited to a specified maximum value.
  • the laubsbestim- mend on the basis of determined in the previously processed molding sand amount of water at the same time with the addition of the used sand or the new sand and the Additives in the mixer a part, preferably about 80 - 90%, of the required amount of water are metered into the mixer.
  • the determination of the necessary amount of moisture missing to achieve the predetermined target compressibility On the basis of the first active power measurement after addition and mixing of the water, the determination of the necessary amount of moisture missing to achieve the predetermined target compressibility. After determination and addition of the amount of residual water according to equation (1), which compensates in this case, only the missing 10 to 20%, just before the emptying takes place in the sum of constant wet mixing time, the second active power measurement, so that again the actual moisture or actual compactability can be determined and is available for the correction of Wasserzugabemenge in the subsequent molding sand.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a plant for carrying out the process
  • FIG. 2 shows a schematic diagram with the experimentally determined relationship between engine power and humidity or the known relationship between moisture and compressibility of foundry sand at different slurry contents
  • FIG. 3 shows a schematic diagram of the moisture correction function subdivided into three sections as a function of the difference between desired and actual compressibility
  • FIG. 4 shows a further schematic diagram with the experimentally determined relationship between engine power and humidity or the known relationship between moisture and compressibility of foundry sand at different slurry contents and
  • FIG. 5 is a schematic diagram of the three-section divided solids correction function as a function of the difference between the target and actual compressibility
  • FIG. 1 shows a schematic of a plant for carrying out the process according to the invention with a molding sand mixer 1, which has a flying-mounted, fast-running mixing tool 2.
  • the motor active power is determined in a manner known per se by the detection of the motor voltage and motor currents and consideration of the phase position and fed to a control unit 3.
  • the molding sand mixer 1 is charged via an old-sand balance 4 and an additive balance 5 with solids.
  • the Altsandwaage 4 is fed from an Altsandsilo 6 via, for example, a conveyor belt 7 with used sand to a preset weight value.
  • the temperature of the used sand on the conveyor belt is continuously detected by a temperature sensor 8, from which an average value of the used sand temperature is calculated and fed to the control unit 3.
  • a temperature sensor 8 After the Altsandzugabe in the Altsandwaage 4 a fixed default value Neusand 9 is added from another Neusandsilo.
  • the predetermined amounts of additives such as bentonite 10 and coal dust 11 are weighed in an additive balance 5.
  • a liquid balance 12 a sufficiently large amount of water is introduced, so that the calculated amount of liquid can be added to the molding sand in the mixer 1 completely without interruption by deduction weighing.
  • the individual weights of the solid scales are also dosed gravimetrically via the control unit in order to give a constant total weight of solids in the mixer 1 can.
  • FIG. 2 shows the known relationship between compressibility and moisture content in the lower part of the diagram.
  • different degrees of calibration result, which are shifted toward a higher moisture content in the case of a higher slag content SG.
  • FIG. 2 shows the experimentally determined relationship between engine power MP and moisture of the mixture. From a humidity of approx. 2%, the motor output increases linearly with the humidity.
  • the calibration line shown applies to the total weight of the molding sand weigher. Below a humidity of 2%, the relationship between engine power and moisture is highly non-linear due to the not yet fully developed bond between the sand grains.
  • This range is limited suitable for the control of compressibility, so that preferably an initial moisture of greater than 2% is selected. This can be ensured, for example, by adding pre-water in the amount of 80-90% of the amount of water added to the previous molding sand (also referred to as a previous batch) that occurs simultaneously with the addition of the solids to the mixer.
  • FIG. 3 schematically shows the moisture correction function as a function of the compressibility difference which is used for the correction of the water addition amount in the subsequent charge.
  • the correction function is subdivided into three different sections for both positive and negative differences in compressibility.
  • a first section I the correction function follows an n-th order polynomial with n> 1, with the aim that the small deviations from the nominal value are only very little or not corrected, while larger deviations result in a disproportionately stronger correction. So that the correction does not become too strong for large deviations, the first section I is followed by a second section II with a preferably linear behavior, in which the deviations between compressibility and humidity take place directly in proportion.
  • the correction quantities are limited by an upper limit of the correction value for very large deviations, which are generally not due to long-wave fluctuations but to individual events (see Section III).
  • FIG. 4 shows in principle the same relationship between engine power, humidity and compressibility for different contents of sludge as in FIG. 2, wherein the description of unnecessary designations for the moisture correction was omitted.
  • the liquid addition amount is directly determined without further correction function directly from the difference between the determined from the active power MP 1 and the humidity calculated by the Sollverdichtuza given slurry content F S ⁇ ⁇ directly.
  • the deviations due to a fluctuating content of sludge between the actual moisture at the end of the charge F 2 which is calculated from the effective power measurement MP 2 shortly before the emptying of the mixer on the calibration degrees, and the target humidity F S ⁇ ⁇ in this case via a Intervention in the metering control of the solids addition compensated.
  • the correction function used for this purpose is shown schematically in Figure 5.
  • Both the sand addition and fine fraction addition functions of e.g. Bentonite are also here preferably divided into three different sections.
  • the correction function follows an n-th order polynomial with n> 1, so that small deviations from the setpoint value are corrected only very slightly or not at all, while larger deviations result in a disproportionately stronger correction. So that the correction does not become too strong in the case of large deviations, the first section is followed by a second section with a preferably linear behavior in which the deviations between compressibility and humidity occur directly in proportion. So that the control loop does not start to oscillate, for very large deviations, which as a rule do not originate from the long-wave fluctuations but from individual events, are limited by an upwardly limited correction value.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Formsand. Um ein Verfahren mit einem einfachen Regelsystem zur Steuerung der Verdichtbarkeit eines Umlaufformsandes bereitzustellen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Formsand in mehrere Chargen unterteilt wird und die Aufbereitungsparameter, wie z.B. zuzugebenden Wassermenge, Neusandmenge und/oder Schlämmstoffmenge, auf Basis der an der vorherigen Charge nach der Aufbereitung gemessenen Differenz zwischen Ist-Verdichtbarkeit und SoII-Verdichtbarkeit des Formsandes korrigiert werden.

Description

Verfahren zur Aufbereitung von Formsand
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Formsand.
Das Gießen ist wahrscheinlich das wichtigste Urform verfahren. Dabei wird eine Schmelze des zu verarbeitenden Werkstoffs in eine Form gegossen, in der er dann erstarrt und das herzustellende Gußteil bildet.
Häufig kommen sogenannte verlorene Formen zum Einsatz. Diese Formen werden aus Formsand, d.h aus Quarzsand und einem Bindemittel, hergestellt. Diese Formen werden meist durch Abformen von Modellen erstellt. In die Form wird dann der flüssige Werkstoff eingefüllt. Nach der Erstarrung des Werkstoffs kann der Formsand entfernt werden, d.h das Gußteil entformt werden, wobei die Form zerstört wird. Daher wird diese Art der Form als verlorene Form bezeichnet.
Um eine optimale Formherstellung zu gewährleisten, muß der Sand u.a. mit geeigneten Bindemitteln versetzt werden. Bei der Formherstellung wird daher grundsätzlich darauf geachtet, daß der zu verwendende Formsand möglichst gut an den Werkstoff angepaßte Eigenschaften aufweist. Dabei ist beispielsweise das verwendete Gußmaterial und die damit verbundene Schmelztemperatur aber auch die Außen- und gegebenenfalls Innenkontur des Formteils zu beachten.
Die Qualität des Formsands hängt im wesentlichen von dem Ton- bzw. Schlämmgehalt, von der Korngröße und der Kornverteilung, von der Form und der Oberfläche der Quarzkörper, von der Art und der Menge der Begleitmaterialien, vom Feuchtigkeitsgehalt und vom Grad der Verdich- tung ab.
Der gebrauchte Formsand wird in der Regel aus Kosten- und Umweltschutzgründen möglichst vollständig aufbereitet und wiederverwendet, zumal pro Gewichtseinheit Guß im allgemeinen 5 bis 15 Gewichtsanteile Formsand anfallen. Mindestens 90 % des gebrauchten Formsandes kann aufbereitet und dem Formkreislauf wieder zugeführt werden, da die Binderhüllen größtenteils noch wirksam sind, so daß lediglich Wasser und gegebenenfalls Bindemittel zugeführt werden muß. Ein Teil des Altsandes wird aus dem Kreislauf ausgeschleust und durch frisches Einsatzmaterial ersetzt. Häufig werden tongebundene Formsande verwendet, die in der Regel nach dem Abgußprozeß wieder einem Aufbereitungsprozeß zugeführt werden , wo dem Altsand wieder in ausreichender Menge Wasser, Bindemittel (z.B. Bentonit), Additive (z.B. Kohlenstaub) und Neusand zuge- mischt werden.
Die Aufbereitung findet im allgemeinem in einem Mischer und häufig unter Vakuum statt, um den Formsand gleichzeitig abzukühlen. Bei der Aufbereitung ist darauf zu achten, daß das Bindemittel die Quarzsandkörner möglichst gut umschließt.
Das Ziel dieser Aufbereitung ist es, das der den Mischer verlassende aufbereitete Sand eine gleichmäßige Qualität besitzt. Die Qualität des Gießereialtsandes schwankt jedoch durch die thermische Belastung beim Gußprozeß in Abhängigkeit von dem jeweiligen Produktionsprogramm, so daß ständig Altsand mit schwankendem Feuchte- und Schlämmstoffgehalt in die Aufbereitungsanlage zurückgeführt wird.
Das Ziel einer gut funktionierenden Aufbereitung besteht deshalb immer darin, Schwankungen im Altsand zu erkennen und diese, durch in den Aufbereitungsprozeß eingreifende Korrekturmaßnahmen, wie Anpassung der Wasserzugabemenge oder des Binderanteils, zu korrigieren.
Hierfür sind die unterschiedlichsten Verfahren im Einsatz. Beispielsweise wird in dem aus der DE 32 20 662 bekannten Verfahren in der Regel mit einem dem Mischer nachgeschalteten oder dem Mischer direkt eine Probe entnehmendem Meßgerät die Verdichtbarkeit sowie weitere Meßgrößen wie beispielsweise die Druckfestigkeit und/oder Scherfestigkeit direkt ermittelt. Zu- sätzlich wird die Feuchte des Altsandes im Mischer zur Korrektur der Wasserzugabemenge über einen Feuchtesensor direkt ermittelt und auf der Basis der erfaßten Werte Verdichtbarkeit und Feuchte korrigierend in die Wasserzugabe sowie die Zuschlagstoffzugabe zur Erzielung einer konstanten Formsandqualität des aufbereiteten Formsandes eingegriffen.
Der Nachteil all dieser Verfahren ist die Notwendigkeit einer oder mehrerer zusätzlicher mehr oder weniger aufwendiger Meßgeräte zur Bestimmung der Feuchte sowie der betrachteten Sandparameter.
Aus der CH 517 541 ist ein Verfahren zur Regelung der Feuchte von Mischgütern bekannt, bei der die Wasserzugabe in Abhängigkeit von mehreren einstellbaren Werten der Wirkleistung des
Motors eines Hilfswerkzeuges intermittierend in zwei oder mehr Stufen mit veränderlichen Zu- gäbe- und Pausenzeiten in die Mischung erfolgt, bis sukzessive ein voreingestellter Sollwert erreicht wird. Da die Veränderung der Motorleistung nach Zugabe einer gewissen Wassermenge nicht schlagartig stattfindet, sondern erst eine gewissen Mischzeit notwendig ist, bis ein stationärer Zustand und damit ein konstanter Meßwert erreicht wird, verändert sich die Mischzeit in Abhängigkeit von der notwendigen Gesamtwassermenge deutlich. Um eine gleichmäßige Sandqualität zu erzielen, ist neben einer möglichst konstanten Feuchte auch eine konstante Mischzeit bei einer ausreichend hohen Wassermenge notwendig, die mit dem vorgenannten Verfahren jedoch nicht erzielbar ist.
Die DE 2053936 beschreibt eine Weiterentwicklung der CH 517 541 bei der neben der Stromaufnahme des schnell laufenden Hilfswerkzeugs zusätzlich die Stromaufnahme des drehenden Mischbehälters zu genaueren Bestimmung der Mischgutfeuchte herangezogen wird. Die Wasserzugabe erfolgt auch hier wieder sukzessive in mehreren Teilschritten in die momentan aufzubereitende Formsandmenge über die Steuerung von Magnetventilen in Wasserzuführleitun- gen. Zusätzlich wird zur Korrektur der Wassermenge ein Temperatursignal in die Berechnung einbezogen. Auch diese verbesserten Lösung führt zu unnötig langen und vor allem unterschiedlich langen Naßmischzeiten, da nach jeder Zugabe einer Teilmenge Wasser das Mischgut wieder eine gewisse Zeit benötigt, bis es dem Mischwerkzeug einen konstanten größeren Widerstand entgegensetzt.
In der DE 1947566 ist ein Verfahren mit einem kontinuierlich mit einen Formsand durchströmten gegenüber der horizontalen geneigten Trommelmischer offenbart, bei dem die Motorleistung der rotierenden Mischtrommel zur Regelung der Feuchtezufuhr verwendet wird. Bei variierender Zugabemenge bzw. variierenden Eingangsfeuchte des zugeführten Formsandes ändert sich auch hier der Schüttkegel in der Trommel und somit die Masse an Feststoff sowie die Leistungsaufnahme des Motors, so daß langwellige Schwankungen in den Eigenschaften des Altsandes damit nicht ausgeglichen werden können.
In der US 3838847 ist ein weiterentwickeltes Verfahren der DE 1947566 beschrieben, bei dem ein kontinuierlich mit Formsand durchströmter, gegenüber der horizontalen geneigten konischer Trommelmischers in Abhängigkeit des Drehmomentes eines im Gegenstrom zum Mischbehälter arbeitenden Mischwerkzeuges mit Flüssigkeit beaufschlagt wird, so daß das am Mischwerkzeug anstehenden Drehmoment konstant ist.
Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß die Verweilzeit im Mischer nicht gezielt gesteuert werden kann und von der Dosierleistung des Zuführbandes abhängt. Hinzu kommt, daß der Schüttwin- - -
kel des einströmenden Formsandes im Trommelmischer stark von der Eingangsfeuchte abhängt und somit das Mischwerkzeug unterschiedlich stark mit Formsand bedeckt ist, was wiederum die Motorleistung stark beeinflußt. Da zudem auch hier wieder nach der Wasserzugabe der Formsand eine gewisse Zeitspanne benötigt, bis das Wasser zu einer merklichen Verände- rung des Widerstandes und damit der Leistungsaufnahme führen kann, führt dieses Verfahren leicht zu einer Überfeuchtung des Formsandes.
Ähnlich verhält es sich mit dem in der DE 1301874 beschriebenen diskontinuierlichen Verfahren, bei dem die Wasserzugabe nach Vorlage des Altsandes kontinuierlich in die Mischung er- folgt bis eine gewisse Leistungsaufnahme am Rotor gemessen wird. Durch die zeitverzögerte Reaktion des Mischgutes auf die Wasserzugabe und die in der Schrift aufgezeigte extrem starke Abhängigkeit der Stromaufnahme von sehr kleinen Feuchteänderungen im Bereich der gewünschten Endfeuchte kann diese Verfahrensweise zu einer schnellen Überfeuchtung des Mischgutes führen. Aufgrund dieses Mangels wurde vom gleichen Erfinder die in der DE 2053936 und CH 517541 beschriebene sukzessive Wasserzugabe in Teilmengen mit entsprechenden Pausenzeiten zwischen den Zugabeschritten entwickelt.
Die JP 56053844 beschreibt ein Verfahren zur Korrektur der Formsandqualität durch schwankende Feststoffeinwaagen, die sich aus der zeitgesteuerten Zugabe des Altsandes in einen Vorlagebehälter ergeben durch Wirkleistungsmessung an einem Kollerantrieb. In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in einem Kollermischer gleichzeitig die Feuchte und der Bento- nitgehalt des Altsandes auf der Basis der Motorleistungsdifferenz zwischen einem Meßwert nach Zugabe des Altsandes in den Mischer und einem zweiten Meßwert nach Zugabe einer vordefinierten Wasser- und Bindermenge sowie einer fest vorgegebenen Mischzeit korrigiert.
Die Nachbeschickung der fehlenden Wasser- und Bindermenge erfolgt nach einer zweiten Messung in die gleiche Formsandmenge auf der Basis des experimentell ermittelten Zusammenhanges zwischen Feuchtegehalt und Motorleistungsdifferenz sowie Bindergehalt und Motorleistungsdifferenz. Die gleichzeitige Korrektur zweier Betriebsgrößen, Feuchte und Bentonit- gehalt, die auch noch voneinander abhängig sind, auf der Basis nur einer Meßgröße Motorleistungsdifferenz bei gleichzeitig nicht konstanter Füllmenge im Mischer sowie schwankender Altsandzusammensetzungen führt zwangsläufig eher zu größeren als zu kleineren Schwankungen in der Formsandqualität.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren mit einem einfachen Regelsystem zur Steuerung der Verdichtbarkeit eines Umlaufformsandes bereitzustellen. - -
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Aufbereitung von Formsand mit den Schritten: a) Aufteilen des aufzubereitenden Formsands in mindestens zwei Formsandmen- gen, b) Zugeben einer ersten aufzubereitenden Formsandmenge in einen Mischer, c) Bewegen eines im Mischer vorgesehenen Mischwerkzeugs, d) Messen der für die Bewegung des Mischwerkzeugs notwendigen Kraft, e) Bestimmen der Ist-Verdichtbarkeit der im Mischer befindlichen Formsandmenge aus der gemessenen Kraft, f) Bestimmen der Differenz zwischen der Ist-Verdichtbarkeit und einer SoII- Verdichtbarkeit, g) Bestimmen der der im Mischer befindlichen Formsandmenge zuzufügenden Wassermenge aus der Differenz, h) Zufügen der unter g) bestimmten Wassermenge zu der Formsandmenge, i) Bewegen des im Mischer vorgesehenen Mischwerkzeugs während einer vorbestimmten Zeitperiode, j) Messen der für die Bewegung des Mischwerkzeugs notwendigen Kraft, k) Bestimmen der Ist-Verdichtbarkeit der aufbereiteten ersten Formsandmenge aus der gemessenen Kraft,
I) Bestimmen der Differenz zwischen der Ist-Verdichtbarkeit und der SoII-
Verdichtbarkeit, m) Bestimmen einer Wasserkorrekturmenge und/oder einer Neusandkorrekturmenge und/oder einer Schlämmstoffkorrekturmenge aus der Differenz zwischen der Ist-Verdichtbarkeit und der Soll-Verdichtbarkeit, n) Wiederholen der Schritte b) bis m) mit einer zweiten aufzubereitenden Formsandmenge, wobei vor oder zusammen mit Schritt h) die Wasserkorrekturmenge und/oder die Neusandkorrekturmenge und/oder die Schlämmstoffkorrekturmenge der weiteren aufzubereitenden Formsandmenge zugefügt wird.
Demnach wird zunächst ein Teil des aufzubereitenden Formsands in einem Mischer eingefüllt und die für die Bewegung des Mischwerkzeuges benötigte Kraft gemessen. Diese Kraftmessung kann am einfachsten indirekt über die Wirkleistung des Mischers gemessen werden. Grundsätzlich ist es nicht notwendig einen exakten Meßwert für die benötigte Kraft zu ermitteln, es reicht vielmehr völlig aus, eine Größe zu messen, die ein Maß für die benötigte Kraft darstellt, da für das Verfahren weniger die Kraft, sondern vielmehr die Verdichtbarkeit des Form- sands von Bedeutung ist. Es gibt viele Methoden, die Verdichtbarkeit von Formsand zu messen. Wird beispielsweise der Formsand in einen Meßzylinder gefüllt und mit einem definierten Preßdruck verdichtet, so bezeichnet man die Füllhöhenabnahme des Formsands im Meßzylinder in % als Verdichtbarkeit.
Aus der DE 3220662 ist bekannt, daß die Verdichtbarkeit des Formsandes bei konstantem Schlämmstoffgehalt in etwa linear vom Befeuchtungsgrad bzw. dem Feuchtegehalt abhängt.
Dieser Zusammenhang gilt erfahrungsgemäß nur für Feuchtigkeitswerte oberhalb von 2%. Un- terhalb einer Feuchte von 2% ist der Zusammenhang stark nichtlinear, da der Formsand noch keine ausreichend Bindigkeit der Sandkörner besitzt. Die Verdichtbarkeit nimmt mit steigendem Schlämmstoffgehalt zu.
Beispielsweise wird der Mischer über eine gravimetrische Feststoffwaage mit einer konstanten Menge Altsand beschickt. Nach vollständiger Zugabe des Altsandes in den Mischer wird die Leistungsaufnahme des Antriebsmotors MP1 erfasst und über die experimentell ermittelte Eichkurve zwischen Motorleistung und Feuchte in einen Ist-Feuchtewert F1 umgerechnet. Aus dem bekannten Zusammenhang zwischen Feuchte und Verdichtbarkeit bei gegebenem Schlämmstoffgehalt SG wird aus der Soll Verdichtbarkeit VSθιι die notwendige Soll-Feuchte FSθιι errechnet und die sich daraus ergebene Feuchtigkeitsdifferenz AF1 durch eine einmalige Wasserzugabe in den Mischer ausgeglichen.
Nach Zugabe der Wassermenge wird der Formsand eine voreingestellte Mischzeit im Mischer aufbereitet und am Ende der Aufbereitung dieser Formsandmenge kurz vor der Entleerung ein zweiter Messwert MP2 für die Wirkleistung des Mischwerkzeuges aufgenommen. Über den bekannten Zusammenhang zwischen Wirkleistung und Feuchte lässt sich somit eine Ist-Feuchte F2 bzw. Ist-Verdichtbarkeit V2 des Formsandes ermitteln. Aufgrund von Schwankungen im Schlämmstoffgehalt des Altsandes kann dies nun zu Abweichungen zwischen der SoII- Verdichtbarkeit VSθιι und der gemessenen Ist-Verdichtbarkeit V2 führen.
Die sich aus der Abweichung ergebende Verdichtbarkeitsdifferenz AV2 wird nun über eine festgelegte Korrekturfunktion in einen Feuchtekorrekturwert Fkorr umgerechnet, der in der nachfolgend aufzubereitenden Formsandmenge bei der Bestimmung der notwendigen Zugabewassermenge entsprechende Berücksichtigung findet.
FSoU,, = FU + AF, -FKorr4 +FEvap{Tt ) mit F^ = FKorr^ + FKorr (ΔK2>M ) (1 )
wobei sich i auf die Chargennummer bezieht, d.h. i=1 für die erste Formsandmenge, i=2 für die zweite Formsandmenge usw.
Die Aufbereitung der nachfolgenden Formsandmengen wird daher durch die Korrekturmessung, die bei der unmittelbar vorangegangene Formsandmengenaufbereitung nach der Aufbereitung durchgeführt wurde, beeinflußt. Durch diesen korrigierenden Eingriff in die Aufbereitung der nachfolgenden Formsandmenge kann zum einen die Mischzeit im Mischer konstant gehalten und zum anderen langwellige Schwankungen in der Altsandzusammensetzung ausgeglichen werden. Es erfolgt hierüber eine selbsttätige Anpassung der Korrekturwassermengen an allmähliche Veränderungen in der Sandzusammensetzung. Mit anderen Worten wird die Ver- dichtbarkeit am Ende der Aufbereitung kontrolliert und - falls eine Abweichung zum Sollwert festgestellt wird - die Aufbereitung zukünftiger Formsandmengen entsprechend angepaßt. Der Korrekturwert wirkt sich somit nicht mehr auf die Formsandmenge aus, bei welcher die Abweichung festgestellt wurde, sondern nur auf nachfolgend aufzubereitende Formsandmengen.
Falls der aufbereitete Formsand eine gegenüber der Umgebung erhöhte Temperatur hat, kommt es nach der Wasserzugabe zur Verdunstung eines Teils des zugegebenen Wassers in den dem Mischer nachgeschalteten Anlagenteilen wie beispielsweise dem Abzugsband. Um diesen Feuchteverlust auszugleichen wird in einer bevorzugten Ausführungsform aus der Temperatur des Altsandes über eine Energiebilanz auf die zu erwartende Feuchtigkeitsabnahme durch Verdunstung geschlossen und diese zusätzlich Feuchtemenge FEvaP(T) ebenfalls dem Formsand zugefügt.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Mischer während der Aufbereitung evakuiert. Dadurch kommt es zu einer Siedepunkterniedrigung des im Formsand enthaltenen Wassers, so daß zumindest ein Teil des Wasser verdampft und aufgrund der benötigten Verdampfungs- energie der verbleibende Formsand effektiv gekühlt wird. Da der wiederaufzubereitende Formsand meist direkt der ausgepackten Form entnommen wird, ist er ohnehin für eine weitere Verarbeitung zu heiß und muß abgekühlt werden. Eine Aufbereitung unter Vakuum verkürzt nicht nur den Aufbereitungsprozeß, sondern führt auch zu einer besseren Qualität des aufbereiteten Formsands.
Um die Feuchte des Formsandes beizubehalten, wird daher bei dieser Aufbereitungsvariante dem Formsand zusätzlich zur Verdunstungswassermenge, die sich in diesem Fall aus der End- temperatur des aufbereiteten Formsandes, die mit den eingestellten Enddruck korrespondiert, ergibt, vor der Aufbereitung exakt die Wassermenge FCoOι zugeführt, die notwendig ist, um den Formsand von seiner Ist-Temperatur auf die Soll-Temperatur abzukühlen. Dazu kann wiederum eine Messung der Temperatur des nicht aufbereiteten Formsands verwendet werden, wobei die Temperaturmessung in der Altsandzuführung erfolgen kann.
Die Temperatur des Altsandes, der z.B. über Altsandbänder zur Waage gefördert wird, wird dabei auf dem Weg zur Waage erfaßt und für die nachfolgende Wasserkorrektur zum Ausgleich der Verdunstungswassermenge oder bei Aufbereitung unter Vakuum zur Bestimmung der Was- sermenge, die zur Verdampfungskühlung genutzt wird, verwendet.
Dabei wird der temperaturabhängige Wasserverlust FEvaP(T) durch Verdunstung über die im Altsand zuvor gemessene Altsandtemperatur oder aus der aus dem Enddruck der Vakuumaufbereitung über die Dampfdruckkurve des Wassers berechneten Siedetemperatur auf bekannte Weise über eine Energiebilanz berechnet und zusätzlich der Mischung zugeführt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform unterteilt sich die Korrekturfunktion der Feuchtekorrektur in Abhängigkeit der ermittelten Feuchtedifferenz zwischen Ist-Verdichtbarkeit und Soll-Verdichtbarkeit am Ende der Aufbereitung in 3 Abschnitte. In einem ersten Abschnitt, folgt die Korrekturfunktion einem Polynom n-ter Ordnung mit n > 1 , so daß kleine Abweichungen nur zu sehr kleinen Änderungen in der Feuchtezugabe führen und größere Abweichungen stärker berücksichtigt werden. In einem 2. Abschnitt, der sich direkt an den 1. Abschnitt anschließt, folgt die Feuchtekorrektur einem linearen Zusammenhang, während sie in einem 3. Abschnitt, der sich direkt an den 2. Abschnitt anschließt, auf einen festgelegten Maximalwert begrenzt ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Korrektur der Verdichtbarkeitsdiffe- renz alternativ oder in Kombination durch Zugabe von Neusand oder einer Mischung aus Feinststoffen wie Bentonit, Kohlenstaub und Filterstaub zu der Mischung. Nach vollständiger Zugabe einer definierten und gravimetrisch überprüften Feststoff menge in den Mischer wird die Leistungsaufnahme des Antriebsmotors erfaßt und über die Eichkurve zwischen Motorleistung und Feuchte in einen Ist-Feuchtewert umgerechnet. Die Differenz zu einer zuvor fest definierten Endfeuchte unter Berücksichtigung der Verdunstungswassermenge auf Basis der im Altsand ermittelten Temperatur wird durch Wasserzugabe in die Mischung ausgeglichen.
FSolh = FUl + AF1 + F^jT1 ) (2) Nach Zugabe der gesamten Wassermenge wird eine voreingestellte Mischzeit der Formsand im Mischer aufbereitet und am Ende der Aufbereitung dieser Formsandmenge kurz vor der Entleerung ein zweiter Meßwert für die Wirkleistung des Mischwerkzeuges erfaßt. Über den bekann- ten Zusammenhang zwischen Wirkleistung und Feuchte bzw. der Verdichtbarkeit bei gegebenem Schlämmstoffgehalt, wird die Differenz zwischen der Soll- und Ist-Verdichtbarkeit ermittelt.
Diese so ermittelte Verdichtbarkeitsdifferenz wird nun über eine abschnittsweise definierte Korrekturfunktion in einen Korrekturwert zur Korrektur der Schlämmstoffgehaltes in der Rezeptur umgerechnet, der in der nachfolgenden Aufbereitung einer anderen Formsandmenge bei der Bestimmung der notwendigen Zuschlagstoffmengen entsprechende Berücksichtigung findet.
Bei einer positiven Differenz zwischen Ist- und Soll-Verdichtbarkeit ist der Schlämmstoffgehalt in der Mischung zu niedrig und muß durch Zugabe von Feinanteil z.B. in Form einer Mischung aus Bentonit, Kohlenstaub und Filterstaub erhöht werden, während bei einer negativen Differenz zwischen Ist- und Soll-Verdichtbarkeit der Schlämmstoffgehalt in der Mischung zu hoch ist und durch Zugabe von grobem Neusand reduziert werden muß.
Die Korrekturfunktion der Zuschlagstoffe in Abhängigkeit der am Ende der Aufbereitung ermit- telten Verdichtbarkeitsdifferenz zwischen Ist-Verdichtbarkeit und Soll-Verdichtbarkeit unterteilt sich in 3 Abschnitte. In einem ersten Abschnitt, folgt die Korrekturfunktion einem Polynom n-ter Ordnung mit n > 1 , so daß kleine Abweichungen nur zu sehr kleinen Änderungen in der Zuschlagstoffzugabe führen. In einem 2. Abschnitt, der sich direkt an den 1. Abschnitt anschließt, folgt die Zuschlagstoffkorrektur einem linearen Zusammenhang, während sie in einem 3. Ab- schnitt, der sich dem 2. Abschnitt direkt anschließt, auf einen festgelegten Maximalwert begrenzt ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann zur Verkürzung der Gesamt- aufbereitungszeit unter Beibehaltung einer konstant langen Naßmischzeit, die qualitätsbestim- mend ist, auf der Basis der in der vorher aufbereiteten Formsandmenge bestimmten Wassermenge zeitgleich mit der Zugabe des Altsandes bzw. des Neusandes und der Additive in den Mischer ein Teil, vorzugsweise ca. 80 - 90%, der benötigten Wassermenge in den Mischer eindosiert werden.
Auf diese Weise ist einerseits sichergestellt, daß der Feuchtegehalt des Sandes zu Beginn der ersten Messung der Wirkleistung sicher oberhalb der notwendigen Mindestfeuchte von 2% liegt und andererseits die notwendige Naßmischzeit bei entsprechend hohen Feuchten bei deutlich verkürzten Formsandmengenaufbereitungszeiten eingehalten werden kann. Die Mindestfeuchte von 2% ist deswegen notwendig, da nur hier der lineare Zusammenhang zwischen Verdichtbar- keit und Feuchtigkeitsgehalt besteht.
Auf der Basis der ersten Wirkleistungsmessung nach Zugabe und Einmischen des Wassers erfolgt die Bestimmung der notwendigen fehlenden Feuchtigkeitsmenge zur Erzielung der vorgegebenen Soll-Verdichtbarkeit. Nach Bestimmung und Zugabe der Restwassermenge nach Gleichung (1 ), die in diesem Fall nur noch die fehlenden 10 bis 20% ausgleicht, findet kurz vor der Entleerung bei in der Summe konstanter Naßmischzeit die zweite Wirkleistungsmessung statt, so daß damit wiederum die Ist-Feuchte bzw. Ist-Verdichtbarkeit ermittelt werden kann und für die Korrektur der Wasserzugabemenge in der nachfolgenden Formsandmenge zur Verfügung steht.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen werden durch die Merkmale der Unteransprüche verwirklicht.
Weitere Vorteile, Merkmale und Ausgestaltungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den folgenden Beschreibungen in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens,
Figur 2 ein schematisches Diagramm mit dem experimentell ermittelten Zusammenhang zwischen Motorleistung und Feuchte bzw. dem bekannten Zusammenhang zwischen Feuchte und Verdichtbarkeit von Gießereisand bei verschiedenen Schlämmstoffgehalten,
Figur 3 ein schematisches Diagramm der in drei Abschnitte unterteilten Feuchtekorrekturfunktion in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Soll- und Ist- Verdichtbarkeit,
Figur 4 ein weiteres schematisches Diagramm mit dem experimentell ermittelten Zu- sammenhang zwischen Motorleistung und Feuchte bzw. dem bekannten Zusammenhang zwischen Feuchte und Verdichtbarkeit von Gießereisand bei verschiedenen Schlämmstoffgehalten und
Figur 5 ein schematisches Diagramm der in drei Abschnitte unterteilten Schlämmstoffkor- rekturfunktion in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Soll- und Ist- Verdichtbarkeit Figur 1 zeigt schematische eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Formsandmischer 1 , der über ein fliegend gelagertes, schnell laufendes Mischwerkzeug 2 verfügt. Die Motorwirkleistung wird auf an sich bekannte Weise durch die Erfassung der Motorspannung und Motorströme und Berücksichtigung der Phasenlage ermittelt und einem Steuergerät 3 zugeführt. Der Formsandmischer 1 wird über eine Altsandwaage 4 und eine Additivwaage 5 mit Feststoffen beschickt. Die Altsandwaage 4 wird aus einem Altsandsilo 6 über beispielsweise ein Förderband 7 mit Altsand bis zu einem voreingestellten Gewichtswert beschickt. Während der Altsand vom Altsandsilo 6 zur Altsandwaage 4 transportiert wird, wird die Temperatur des Altsandes auf dem Förderband kontinuierlich mit einem Temperatursensor 8 erfaßt, daraus ein Mittelwert der Altsandtemperatur errechnet und dem Steuergerät 3 eingespeist. Nach der Altsandzugabe in die Altsandwaage 4 wird ein fest vorgegebener Wert Neusand 9 aus einem weiteren Neusandsilo hinzugefügt. Parallel dazu werden in einer Additivwaage 5 die vorgegebenen Mengen an Additiven wie Bentonit 10 und Kohlenstaub 11 verwogen. In einer Flüssigkeitswaage 12 wird eine ausreichend große Menge Wasser vorgelegt, so daß die berechnete Flüssigkeitsmenge komplett ohne Unterbrechung durch Abzugsverwiegung dem Formsand im Mischer 1 zugegeben werden kann.
Die Einzelgewichte der Feststoffwaagen werden ebenso über das Steuergerät gravimetrisch dosiert, um ein konstantes Gesamtgewicht an Feststoffen in den Mischer 1 geben zu können.
In Figur 2 ist im unteren Teil des Diagramms der bekannte Zusammenhang zwischen Verdicht- barkeit und Feuchtigkeitsgehalt dargestellt. Je nach Schlämmstoffgehalt ergeben sich unterschiedliche Eichgraden, die bei höherem Schlämmstoffgehalt SG in Richtung eines höheren Feuchtigkeitsgehaltes hin verschoben sind. Im oberen Teil der Figur 2 ist der experimentell ermittelte Zusammenhang zwischen Motorleistung MP und Feuchte der Mischung dargestellt. Ab einer Feuchte von ca. 2% steigt die Motorleistung linear mit der Feuchte. Die dargestellt Eichgerade gilt für ein Gesamtgewicht der Formsandeinwaage. Unterhalb einer Feuchte von 2% ist aufgrund der noch nicht vollständig ausgebildeten Bindigkeit zwischen den Sandkörner der Zu- sammenhang zwischen Motorleistung und Feuchte stark nicht-linear.
Dieser Bereich ist für die Regelung der Verdichtbarkeit nur begrenzt geeignet, so daß vorzugsweise eine Anfangsfeuchte von größer als 2% gewählt wird. Dies kann beispielsweise durch eine Vorwasserzugabe in Höhe von 80-90% der Wassermenge, die der vorherigen Formsandmenge (auch vorherige Charge genannt) zugefügt wurde, die zeitgleich mit der Zugabe der Feststoffe in den Mischer erfolgt, sichergestellt werden.
Figur 3 zeigt schematisch die Feuchtekorrekturfunktion in Abhängigkeit von der Verdichtbar- keitsdifferenz, die für die Korrektur der Wasserzugabemenge in der nachfolgenden Charge verwendet wird. Die Korrekturfunktion unterteilt sich sowohl für positive als auch negative Abweichungen in der Verdichtbarkeit in drei unterschiedliche Abschnitte. In einem ersten Abschnitt I folgt die Korrekturfunktion einem Polynom n-ter Ordnung mit n>1 , mit dem Ziel, das kleine Abweichungen vom Sollwert nur sehr gering bis gar nicht korrigiert werden, während bei größeren Abweichungen eine überproportional stärkere Korrektur erfolgt. Damit die Korrektur bei großen Abweichungen nicht zu stark wird, schließt sich dem ersten Abschnitt I ein zweiter Abschnitt Il mit einem vorzugsweise linearen Verhalten an, bei dem die Abweichungen zwischen Verdichtbarkeit und Feuchte direkt proportional erfolgen. Damit der Regelkreis nicht zu Schwingen beginnt, wird für sehr große Abweichungen, die in der Regel nicht aus den langwelligen Schwankungen, sondern aus Einzelereignissen herrühren, die Korrekturmengen durch einen nach oben limitierten Korrekturwert begrenzt (siehe Abschnitt III).
In Figur 4 ist der prinzipiell gleiche Zusammenhang zwischen Motorleistung, Feuchte und Ver- dichtbarkeit für unterschiedlichen Schlämmstoffgehalten wie in Figur 2 dargestellt, wobei auf die Darstellung unnötiger Bezeichnungen für die Feuchtekorrektur verzichtet wurde. Die Flüssigkeitszugabemenge wird ohne weitere Korrekturfunktion direkt aus der Differenz zwischen der aus dem Wirkleistung MP1 ermittelten Feuchte und der durch die Sollverdichtbarkeit bei gegebenem Schlämmstoffgehalt berechneten Sollfeuchte FSθιι direkt ermittelt. Die Abweichungen aufgrund eines schwankenden Schlämmstoffgehaltes zwischen der Ist-Feuchte am Ende der Charge F2, die sich aus der Wirkleistungsmessung MP2 kurz vor der Entleerung des Mischers über die Eichgrade berechnet, und der Soll-Feuchte FSθιι wird in diesem Fall über einen Eingriff in die Dosiersteuerung der Feststoffzugabe kompensiert. Die hierfür verwendeten Korrekturfunktion zeigt schematisch Figur 5. Während bei der Korrektur der Wasserzugabe nur mehr oder weniger Wasser zugegeben werden muß, muß bei einer Korrektur über die Feststoffzugabe zwischen der Zugabe von grobem Neusand zur Verringerung des Schlämmstoffgehaltes bzw. der Zugabe von Feinstoffe zur Erhöhung des Schlämmstoffgehaltes unterschieden werden. Wie Figur 5 zeigt, ist bei einer positiven Abweichung zwischen der Verdichtbarkeit am Ende der Aufbereitung im Mischer V2 und der Sollverdichtbarkeit von einem zu niedrigen Schlämmstoffgehalt auszugehen, so dass dieser durch die Zugabe von Feinanteil, z.B. in Form Bentonit oder auch einer Mischung aus Bentonit, Kohlenstaub und ggfs. noch Filterstaub ausgeglichen werden kann.
Bei einer negativen Abweichung zwischen der Verdichtbarkeit am Ende der Aufbereitung im Mischer V2 und der Sollverdichtbarkeit von einem zu hohen Schlämmstoffgehalt in der Mischung auszugehen, so daß dieser durch die Zugabe von Grobanteil in Form von Neusand ausgeglichen werden kann.
Sowohl die Korrekturfunktionen für die Sandzugabe als auch die Feinanteilzugabe von z.B. Bentonit sind auch hier vorzugsweise in drei unterschiedliche Abschnitte aufgeteilt. In einem ersten Abschnitt folgt die Korrekturfunktion einem Polynom n-ter Ordnung mit n>1 , so daß kleine Abweichungen vom Sollwert nur sehr gering bis gar nicht korrigiert werden, während bei größeren Abweichungen eine überproportional stärkere Korrektur erfolgt. Damit die Korrektur bei großen Abweichungen nicht zu stark wird, schließt sich dem ersten Abschnitt ein zweiter Abschnitt mit einem vorzugsweise linearen Verhalten an, bei dem die Abweichungen zwischen Verdichtbarkeit und Feuchte direkt proportional erfolgen. Damit der Regelkreis nicht zu Schwingen beginnt, werden für sehr große Abweichungen, die in der Regel nicht aus den langwelligen Schwankungen, sondern aus Einzelereignissen herrühren, durch einen nach oben limitierten Korrekturwert begrenzt.

Claims

- -P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Aufbereitung von Formsand mit den Schritten, a) Aufteilen des aufzubereitenden Formsands in mindestens zwei Formsandmen- gen, b) Zugeben einer ersten aufzubereitenden Formsandmenge in einen Mischer, c) Bewegen eines im Mischer vorgesehenen Mischwerkzeugs, d) Messen der für die Bewegung des Mischwerkzeugs notwendigen Kraft, e) Bestimmen der Ist-Verdichtbarkeit der im Mischer befindlichen Formsandmenge aus der gemessenen Kraft, f) Bestimmen der Differenz zwischen der Ist-Verdichtbarkeit und einer SoII- Verdichtbarkeit, g) Bestimmen der im Mischer befindlichen Formsandmenge zuzufügenden Wassermenge aus der Differenz, h) Zufügen der unter g) bestimmten Wassermenge zu der Formsandmenge, i) Bewegen des im Mischer vorgesehenen Mischwerkzeugs während einer vorbestimmten Zeitperiode, j) Messen der für die Bewegung des Mischwerkzeugs notwendigen Kraft, k) Bestimmen der Ist-Verdichtbarkeit der aufbereiteten ersten Formsandmenge aus der gemessenen Kraft,
I) Bestimmen der Differenz zwischen der Ist-Verdichtbarkeit und der SoII-
Verdichtbarkeit, m) Bestimmen einer Wasserkorrekturmenge und/oder einer Neusandkorrekturmenge und/oder einer Schlämmstoffkorrekturmenge aus der Differenz zwischen der Ist-Verdichtbarkeit und der Soll-Verdichtbarkeit, n) Wiederholen der Schritte b) bis m) mit einer zweiten aufzubereitenden Formsandmenge, wobei vor oder zusammen mit Schritt h) die Wasserkorrekturmenge und/oder die Neusandkorrekturmenge und/oder die Schlämmstoffkorrekturmenge der weiteren aufzubereitenden Formsandmenge zugefügt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt a) die Aufteilung in mindestens drei Formsandmengen erfolgt und wobei die in Schritt m) bestimmten Korrekturmengen jeweils der nächsten Formsandmenge zugefügt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der aufzubereitenden Formsandmenge vor Schritt i) gemessen wird und aus der Differenz - -
zwischen gemessener Temperatur und einer Solltemperatur die Verdunstungswassermenge FEvap berechnet wird, und die Verdunstungswassermenge FEvaP vor Schritt i) in den Mischer gegeben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Mischer während Schritt i) Vakuum angelegt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der aufzubereitenden Formsandmenge vor Schritt d) gemessen wird und aus der Differenz zwischen gemessener Temperatur und einer Solltemperatur die zuzugebende Wassermenge FCoOι berechnet wird, die notwendig ist, um die Formsandmenge durch Verdampfungskühlung auf die Solltemperatur abzukühlen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei der zweiten und jeder weiteren Formsandmenge zumindest 1/10 vorzugsweise mehr als
5/10 und besonders bevorzugt zwischen 8/10 und 9/10 der in Schritt g) für die erste bzw. vorherige Formsandmenge bestimmte Wassermenge gegebenenfalls korrigiert um die in Schritt m) bestimmte Wasserkorrekturmenge vor Schritt d) zugeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Zeitperiode für alle aufzubereitenden Formsandmengen gleich ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt m) die Wasserkorrekturmenge berechnet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserkorrekturmenge mittels einer linearen Korrekturfunktion bestimmt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserkorrektur- menge durch eine vorbestimmte Grenzwassermenge beschränkt wird.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserkorrekturmenge bei kleinen gemessenen Differenzen zwischen der Ist-Verdichtbarkeit und der Soll-Verdichtbarkeit mittels einer Korrekturfunktion n-ter Ordnung, wobei n>1 , bestimmt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt m) eine Neusandkorrekturmenge oder eine Schlämmstoffkorrekturmenge aus der Differenz zwischen der Ist-Verdichtbarkeit und der Soll-Verdichtbarkeit bestimmt wird und die Neusandkorrekturmenge oder die Schlämmstoffkorrekturmenge vorzugsweise in Schritt b) der weiteren aufzubereitenden Formsandmenge zugefügt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt m) eine Wasserkorrekturmenge aus der Differenz zwischen der Ist-Verdichtbarkeit und der Soll- Verdichtbarkeit bestimmt wird und die Wasserkorrekturmenge vorzugsweise bei der Zu- gäbe der unter g) bestimmten Wassermenge zu der Formsandmenge in Schritt h) bei der weiteren aufzubereitenden Formsandmenge berücksichtigt wird.
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