WO2016083270A1 - VORRICHTUNG ZUR AUFBEREITUNG UND KÜHLUNG VON GIEßEREIFORMSAND - Google Patents

VORRICHTUNG ZUR AUFBEREITUNG UND KÜHLUNG VON GIEßEREIFORMSAND Download PDF

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Andreas Seiler
Feng Li
Stefan Gerl
Paul Eirich
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Maschinenfabrik Gustav Eirich Gmbh & Co. Kg
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    • B01F23/02—Maintaining the aggregation state of the mixed materials

Definitions

  • the present invention relates to a device for cooling hot particle beds, in particular foundry sand.
  • Used foundry molding sand can be reused when processing foundry sand is recycled. For this it is necessary to cool the used sand.
  • Such a device is known for example from DE 1 508 698.
  • the device described therein consists of a mixing container and two vertically arranged drive shafts for a mixing tool.
  • the foundry molding sand to be cooled is introduced into the mixing vessel on one side and removed on the other side. While the foundry sand to be cooled passes through the device, the foundry sand is mixed with the aid of the mixing tools.
  • the mixing container has an opening for supplying air directly at the container bottom in the container wall.
  • the mixing container is integrated in a machine frame.
  • the mixing container itself has two mutually penetrating polygonal sections. In the center of each of the two sections, a corresponding rotatable mixing tool is arranged.
  • the mixing vanes mounted on the shaft typically have plate-shaped vanes which are moved on vertically arranged supports by radially extending rotating support arms.
  • the plate-shaped blades only have an effect on a circular path of limited expansion that is essentially locally around the blade.
  • the two sections penetrate, so that care must be taken when controlling the two mixing tools that they do not collide with each other, which makes a coordinated motion control necessary.
  • the cooling air introduced at the edge blows flow channels through the sand bed only in the immediate vicinity of the inlet openings and escapes upwards in a relatively short way, without the actual task of uniformity Fluidization of the bedding and cooling to meet high efficiency.
  • the center of the mix in the center of the container is not reached by the air, since this comes into contact with the outgoing and flowing air only on an outer annular path in the immediate vicinity of the air inlet openings. Due to the substantially higher flow resistance of the bed in the radial direction to the mixing shaft, the air flows vertically after exiting the slot-shaped opening and the lowest pressure loss following.
  • the rotating vanes mix the sand only slightly and slowly push it radially outward through the outboard facing blade to deliver it to the cooling zone.
  • the residence time of the mixed material also has large differences between the material located in the center of the container and on the outer circumference as a result of the speed differences.
  • the mixture moves from the feed opening located on the central axis to the opposite discharge opening in the region of the drive shafts, the cooler without substantial contact with the supplied cooling air.
  • very high exit velocities are observed by the locally arising vertical flow channels in the wall area of the mixed material bed, which entrain a large amount of solid particles due to the high speed and fluctuation of the flow.
  • a device for conditioning and cooling of foundry molding sand which has a mixing container and a mixing tool rotatable about a drive shaft, wherein an air supply is provided for supplying air into the container interior.
  • the mixing tool has at least two mixing blades spaced apart from one another in the vertical direction, and at least one mixing blade has a mixer blade inclined relative to the horizontal, which is preferably inclined downwards in the direction of rotation of the mixing tool.
  • the direction of rotation is predetermined by the drive device of the mixing tool. Therefore, the drive device of the mixing tool is designed such that it drives the mixing tool such that the mixing tools are inclined in the direction of rotation downwards. In an alternative embodiment, the drive device can also be designed such that, if necessary, the direction of rotation of the mixing tool can be changed.
  • the mixing blades preferably extend in the horizontal direction from the drive shaft.
  • the inclination of the mixer blade is such that the mixer blade, which is inclined in the direction of rotation of the mixing tool down, causes the mix is raised during mixing, whereby directly behind the mixer blade within the mix a cavity is formed, in which the supplied air can be distributed over the entire width and length of the mixer blade in the mix. Therefore, the mixer blade preferably extends over at least half the radius of the circle which the outer portion of the mixer blade describes when rotating. In one embodiment, it is provided that the mixer blade extends from the container wall to the drive shaft.
  • the mixer blade extends in a preferred embodiment substantially to the container wall.
  • the distance between the mixer blade and the container wall is preferably less than 100 mm and is best between 20 and 60 mm. By this measure, a layer loosening along the tool profile in the sand bed is achieved.
  • a vorzugticar flexible attachment is attached to the mixer blade, which projects radially over the mixer blade in the direction of the container wall and touches them, so that the attachment grinds in operation on the container wall.
  • the mixer blade is fluidically designed such that the mix is lifted upwards, so that forms a cavity on the side facing away from the flow of the mixer blade, which serves as a flow channel for incoming air.
  • the air can now flow over the cavity between the drive shaft and the container wall and ascend on the side facing away from the solid flow side by the falling behind the mixing tool due to gravity falling mixture, so that the mix flows evenly through to the center of the container by air flowing up becomes.
  • the drive for rotating the mixing tool is preferably designed such that the mixer blade has a peripheral speed at its radially outer end between 2 and 75 m per second and preferably between 30 and 60 m per second.
  • each mixing blade preferably has a mixer blade, wherein the distance between the mixer blade and the container wall is the same for both mixer blades. Due to the inclined container wall and the arrangement of the two mixer blades at different heights, this means that the mixer blade arranged further upwards must extend radially further outwards.
  • at least one mixer blade of each mixing tool is arranged substantially on the container bottom.
  • the mixing vessel has at least two mixing sections, wherein in each mixing section in each case a rotatable about a drive shaft mixing tool is provided, wherein preferably each mixing tool has at least two mixing blades, which are spaced apart in the vertical direction.
  • the peripheral speed of the mixing blades and the direction of rotation in the individual mixing sections may be different.
  • each mixing tool has a substantially arranged on the container bottom mixer blade, wherein the two mixing tools are so far apart that the two arranged on the container bottom mixer blades do not touch in any position of the mixing tools.
  • the circular paths of the two mixer blades arranged on the container bottom therefore border on each other tangentially in the narrowest case.
  • the vertically higher mixer blades of different mixing tools are preferably arranged at different axial heights. They are designed so that their orbits overlap. The different arrangement in the vertical direction avoids that a collision can occur. Due to the described embodiment, a close-wall design of all tools is possible. In addition, both mixing tools can be driven independently of each other with different speeds, without a collision must be feared. In this way, the mixing tools in the individual mixing container sections can be assigned an optimum speed for the respective predominant, process engineering task.
  • the tool speed of the material input side mixing chamber section can be optimized for efficient mixing of the water, while the speed of the tool in the subsequent mixing chamber section on the optimum flow of the sand bed with cooling air can be coordinated with reduced particulate discharge, since here by the moisture reduction, the stickiness of the particles has already subsided.
  • the mixing tool geometry in the different levels and mixing chamber sections can be designed differently, so that a corresponding optimization with regard to the flow through the sand bed is achieved while minimizing solids discharge from the bed.
  • the air supply may have openings in the container wall, through which air can be blown into the container interior. In this case, the openings are preferably arranged in the same vertical height as the mixer blade extending essentially to the container wall.
  • the air supply via the mixing tool itself which has for example a hollow shaft, is supplied.
  • the mixer blade may have corresponding air outlet openings on its side oriented opposite to the direction of rotation.
  • a combined air entry through openings in the container wall and through openings in the mixing tool would be possible.
  • the peripheral speed of the mixer blade increases with increasing distance from the drive shaft, with the result that the mixing action increases in the direction of the container wall.
  • the mixing intensity with increasing effective diameter will also increase, since the peripheral speed increases with increasing radius.
  • This physical law can be counteracted by suitable design of the Ouerterrorismsform the leaves from the inside out.
  • the mixer blade may have a width that increases in the radial direction.
  • the angle of inclination of the mixer blade to the horizontal in the radial direction may decrease.
  • the mixer blade can be flat or curved.
  • the angle of inclination with respect to the horizontal is preferably between 15 ° and 60 ° and particularly preferably between 20 ° and 50 °.
  • the mixer blade is formed as an angled profile, wherein the inner angle is arranged opposite to the direction of rotation of the mixer blade and is preferably between 90 ° and 180 °.
  • the mixer blade can also be a substantially closed polygonal profile, such as a rectangular or triangular profile, wherein corresponding air outlet openings are arranged on the side facing away from the flow, so that the cooling air can be introduced into the mix via the profile.
  • corresponding air outlet openings are arranged on the side facing away from the flow, so that the cooling air can be introduced into the mix via the profile.
  • on the radially inner portions of the mixing blade to compensate for the lower peripheral speed one or two-sided ploughshare-like attachments attached to strengthen on the one hand, the lifting and overflowing of the mixture and on the other to achieve an improved mixing effect.
  • a falling sand curtain can be created, which achieves a higher cooling capacity due to its larger heat and mass transfer surface in contact with the outflowing air.
  • the mixer blade of the topmost mixing blade is inclined in opposite directions, so that the mix is directed down to counteract excessive fluidization and concomitantly excessive discharge from the cooling device with the exhaust gas flow.
  • the distance between the arranged in the mixing container air inlet openings and the radially outer end of the mixer blade should be as low as possible in order to avoid that too much of the cooling air escapes upwards before reaching the mixer blade.
  • the mean flow velocity of the cooling air in the outlet region of the air inlet openings should be between 15 and 35 m / s and particularly preferably between 20 and 30 m / s.
  • the angle of inclination of the container wall can take on any value between 0 and 45 °, the inclination is preferably between 15 and 35 ° and particularly preferably between 20 and 30 ° relative to the vertical.
  • the quality of the cooled sand by the addition of, for example, water or other additives be corrected.
  • the foundry sand should have a residual moisture of between 3.0 and 3.5%, around which the sand enveloping bentonite, which causes the forming properties of the molding sand, to reactivate and to allow direct use in the molding machine.
  • the mixing tool in the third mixing chamber section ie the section through which the mixture flows last, to have mixer blades which are inclined upwards in the direction of rotation, thereby ensuring that in the last mixing chamber section there is a flow shearing stress of the mix comes.
  • the mixing chamber tool is designed with an opposite direction of rotation with respect to the mixing chamber tool of the second mixing chamber section.
  • the local flow rate is significantly reduced by the measures according to the invention, with the result that less solid particles are entrained and discharged by the air flow.
  • a solids separator is arranged above the mixing tool.
  • the deposition of the solid particles takes place in a turbulent flow, for example in a rotary flow generated by a rotor.
  • the forced rotary flow generates a corresponding centrifugal field, which can be adjusted by the choice of the rotational speed of the rotor in its strength. This makes it possible to set the separation performance and the size of the separation grain.
  • the rotational speed is increased sufficiently, the very fine additive components contained in the gas flow can be almost completely recycled.
  • Figure 1 is a sectional view of a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a sectional view of a second embodiment according to the invention
  • FIG. 3 shows a detailed view of a mixer with several different mixer blades
  • FIGS 4 to 8 are cross-sectional views of various mixer blades.
  • a first device according to the invention is shown in section.
  • the device 1 for processing and cooling of foundry sand has a mixing container 2, which is arranged in a housing 3.
  • the mixing container 2 has two mixing sections, in the center of which in each case a drive shaft 4 is arranged, which in turn each have a plurality of mixing blades with corresponding mixer blades.
  • the device 1 has an inlet 5 and an outlet 5 ' , via which hot foundry molding sand can be introduced into the mixing vessel 2, for example by means of a conveyor belt 6, or the treated sand can be discharged from the mixing vessel 2 again.
  • a series of cooling air openings 7 are introduced, can be introduced via the cooling air into the mixing vessel 2.
  • the two drive shafts 4 each have, close to the ground, mixing blades extending in opposite directions, on each of which a mixer blade 8 is mounted.
  • the two drive shafts 4 are arranged at a distance from each other such that in no rotational position the mixer blades 8, which are arranged close to the ground, can collide with one another.
  • In the vertical direction spaced from the bottom-near mixing blades further pairs of mixing blades are arranged, which are also each equipped with respective mixer blades.
  • all the mixer blades are inclined downwards, so that when the drive shaft is rotated in the intended direction, the foundry molding sand contained in the mixing vessel 2 is lifted and flows over the inclined mixing blade surface.
  • the mixer blades of the second and third planes are arranged at a height which corresponds to the vertical height of the air inlet openings 7 in the container wall 2.
  • the mixer blades of the levels 2 and 3 are arranged so that they reach almost to the air inlet openings 7.
  • the two drive shafts 4 are driven by means of the drive motors 9.
  • a solids separator 1 1 is arranged, which consists of a provided with lamellae wheel, which can be rotated by means of the drive motor 10.
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of an alternative embodiment of the invention.
  • the supply of cooling air takes place once via a trained as a hollow shaft drive shaft 4, in the means of the supply 12 air in the channel 15 and the channel into corresponding openings within the mixer blades 8, 8 ', 8 "and 8 "into the Pour mix. Additionally or alternatively, air can be brought into the housing and via the air inlet openings 7 in the mix via the air supply 13. It can be clearly seen in this embodiment that the mixing blades of the upper levels have a longer radial extent than the mixing blades of the lower level.
  • the mixer blades 8, 8 ', 8 "and 8"' extend substantially to the container wall. However, to avoid damage to the mixer blades, a small gap must remain.
  • the mixer blades can have an extension 14 made of plastic, which, moreover, can be pressed against the container wall with the aid of springs in order to reduce the proportion of the cooling air supply which flows directly vertically upwards.
  • mixer blades are shown by way of example in FIG.
  • the mixer blade could extend evenly from the drive shaft to the vessel wall.
  • the mixer blade would also curved shapes, as in the embodiment designated by the reference numeral 15, or fan-shaped expanding forms, as in the embodiment provided with the reference numeral 16 embodiment possible.
  • puck share-like attachments 19 are provided on the mixer wings.
  • Figure 4 shows a cross-sectional view through a mixer blade 20, which here consists of a single inclined surface.
  • a zone substantially free of the mixture is formed after the mixer blade into which the cooling air introduced into the mixing vessel through the air supply openings 7 can flow radially inwardly along the mixer blades.
  • the contour of the air outlet opening 7 is ideally chosen so that in combination with the geometry of the mixer blade as uniform and long-lasting air inflow into the freed from the mix zone behind the mixer blade can be done.
  • FIG. 5 shows a cross-sectional view of a second embodiment of a mixer blade 21.
  • the mixer blade consists of an inclined surface and an angled thereto, substantially horizontally extending surface.
  • FIG. 6 shows a cross section through a third embodiment of a mixer blade 2. Again, an inclined surface is provided, to which in one direction a substantially vertically extending portion and in the other direction an oppositely inclined portion connects.
  • FIG. 7 shows a cross section through a further embodiment of a mixer blade 23.
  • the mixer blade 23 again has an inclined surface. It is here mounted on a substantially tubular element through which cooling air can also be introduced into the mixing vessel.
  • FIG. 8 shows by way of example an embodiment in which different mixer blades 24 to 26 are mounted on the drive shaft in three different planes.
  • the mixer blade arranged in the lowest level has a downwardly inclined blade surface and a section extending substantially perpendicular thereto.
  • a mixer blade 25 having a cross section is used which forms a kind of cavity through which cooling air from the drive shaft can be transported radially outward.
  • a mixer blade 26 is used, which is inclined upwards to prevent excessive stirring of the mixed material.
  • further geometries for the design of the mixer blade are possible.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Aufbereitung und Kühlung von Gießereiformsand mit einem Mischbehälter (2) und einem um eine Antriebswelle (4) drehbaren Mischwerkzeug, wobei eine Luftzuführung (7) für das Zuführen von Luft in das Behälterinnere vorgesehen ist. Um eine verbesserte Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der eine gleichförmigere Wirbelschicht möglichst über den gesamten Querschnitt des Mischbehälters erzielt wird, wobei darüber hinaus der Anteil, der mit dem Gasstrom mitgerissenen Feststoffpartikel, reduziert werden soll, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Mischwerkzeug zumindest zwei in vertikaler Richtung voneinander beabstandete Mischflügel (8) aufweist und mindestens ein Mischflügel ein Mischerblatt mit einer gegenüber der Horizontalen geneigten Fläche aufweist.

Description

Vorrichtung zur Aufbereitung und Kühlung von Gießereiformsand
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung von warmen Partikelschüttungen, insbesondere von Gießereiformsand.
Benutzter Gießereiformsand kann wieder verwendet werden, wenn der Gießereiformsand aufbereitet wird. Dazu ist es notwendig den gebrauchten Sand abzukühlen.
Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 1 508 698 bekannt. Die dort beschriebene Vorrichtung besteht aus einem Mischbehälter und zwei vertikal angeordneten Antriebswellen für ein Mischwerkzeug. Der zu kühlende Gießereiformsand wird auf einer Seite in den Mischbehälter eingebracht und auf der anderen Seite entnommen. Während der zu kühlende Gießereisand die Vorrichtung durchläuft, wird der Gießereisand mit Hilfe der Mischwerkzeuge durchmischt. Zusätzlich weist der Mischbehälter unmittelbar am Behälterboden in der Behälterwand eine Öffnung zur Zuführung von Luft auf.
Mit dieser Vorrichtung wird versucht, eine luftdurchströmte, mit Wasser bedüste mechanisch unterstützte Wirbelschicht zu erzeugen, um den durch den vorangehenden Gussvorgang auf bis zu 150° C erhitzten Gießereisand auf die Gebrauchstemperatur von ca. 45° C durch Verdunstungs- kühlung abzukühlen.
Der Mischbehälter ist in einen Maschinenrahmen integriert. Der Mischbehälter selbst weist zwei sich gegenseitig durchdringende polygonale Abschnitte auf. Im Zentrum jedes der beiden Abschnitte ist ein entsprechendes drehbares Mischwerkzeug angeordnet. Die an der Welle ange- brachten Mischflügel weisen typischerweise plattenförmige Schaufeln auf, die an vertikal angeordneten Haltern von sich radial erstreckenden rotierenden Tragarmen bewegt werden. Die plat- tenförmigen Schaufeln erzielen lediglich auf einer im Wesentlichen lokal um die Schaufel herum begrenzten Kreisringbahn mit geringer Ausdehnung eine Wirkung. Bei der in der DE 1 508 698 beschriebenen Vorrichtung durchdringen sich die beiden Abschnitte, sodass bei der Ansteuerung der beiden Mischwerkzeuge darauf geachtet werden muss, dass diese nicht miteinander kollidieren, was eine abgestimmte Bewegungssteuerung notwendig macht. Insbesondere dann, wenn mit der Vorrichtung sehr große Mengen an Gießereiformsand abgekühlt werden sollen und daher der Behälterdurchmesser entsprechend groß ausgebildet wird, gelingt mit den bekannten Vorrichtungen nur eine ungleichmäßige Abkühlung, was die Qualität des weiterzuverwendenden Gießereiformsandes deutlich beschränkt. Eine verbesserte Form- sandqualität kann beispielsweise durch die Verwendung von Vakuummischern erfolgen, die jedoch relativ teuer sind.
Bei den preisgünstigen Vorrichtungen, wie sie in der DE 1 508 698 gezeigt sind, bläst die am Rand eingeleitete Kühlluft lediglich in unmittelbarer Umgebung der Eintrittsöffnungen Strömungs- kanäle durch das Sandbett frei und entweicht auf relativ kurzem Weg nach oben, ohne die eigentliche Aufgabe der gleichförmigen Fluidisierung der Schüttung und Kühlung mit hohem Wirkungsgrad zu erfüllen. Das Zentrum des Mischgutes in der Behältermitte wird von der Luft gar nicht erreicht, da dieses nur auf einer äußeren kreisringförmigen Bahn in unmittelbarer Nähe der Lufteintrittsöffnungen mit der aus- und aufströmenden Luft in Kontakt kommt. Aufgrund des we- sentlich höheren Strömungswiderstandes der Schüttung in radialer Richtung zur Mischwerkwelle hin, strömt die Luft nach dem Austritt aus der schlitzförmigen Öffnung und dem geringsten Druckverlust folgend vertikal nach oben. Im Zentrum des Mischbehälters wird durch die rotierenden Schaufeln der Sand aufgrund der vorherrschenden geringen Umfangsgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdifferenzen nur geringfügig vermischt und durch die nach außen weisende Schau- felneigung langsam radial nach außen gedrückt, um diesen in die Kühlzone zu befördern.
Die Verweilzeit des Mischgutes weist in Folge der Geschwindigkeitsdifferenzen auch große Unterschiede zwischen dem in der Behältermitte und am äußeren Umfang befindlichen Materials auf. Im schlimmsten Fall durchwandert das Mischgut von der auf der Mittelachse befindlichen Zugabeöffnung zur gegenüberliegenden Entleeröffnung im Bereich der Antriebswellen den Kühler ohne wesentlichen Kontakt mit der zugeführten Kühlluft. Darüber hinaus werden durch die lokal entstehenden vertikalen Strömungskanäle im Wandbereich sehr hohe Austrittsgeschwindigkeiten aus dem Mischgutbett beobachtet, die aufgrund der hohen Geschwindigkeit und Fluktuation der Strömung eine große Menge Feststoffpartikel mitreißen.
Daher ist bereits in der DE 199 25 720 beschrieben, die Kühlluft über eine in der Regel zentrisch angeordnete Öffnung im Gehäusedeckel durch ein Absauggebläse abzuziehen und in einem dem Kühler nachgeschalteten, in der Regel sehr voluminösen Gaszyklon zu reinigen. Dabei werden die im Gasstrom mitgetragenen Sand- und Additivanteile weitestgehend im Zyklon abge- schieden und auf den aus dem Kühler ausgetragenen Sand aufgegeben. Aufgrund der Wirkweise eines Gaszyklons werden dort vorzugsweise die großen und schweren Sandpartikel abgeschieden, während die in Schwebe befindlichen Feinanteile wie Bentonit und Kohlenstoff der Gasströmung folgen und vollständig ausgetragen werden. Eine vollständige Abtrennung der Partikel von der Gasströmung findet nicht statt. Aufgrund der nicht definierten Zusammensetzung der später in einem Filter abgeschiedenen Feinanteile müssen diese Anteile entsorgt und durch Zugabe neuer Additive ausgeglichen werden. Der aus dem Bodenaustrag des Zyklons abgezogene in der Regel eher zu trockene Sand wird auf einem Förderband auf den gekühlten Sand aufge- legt. Eine Vermischung dieser ausgetragenen Sandpartikel mit dem befeuchteten Sand findet nicht mehr statt, was zu Problemen in den Formmaschinen führen kann, wenn keine weitere Sandhomogenisierung und Befeuchtung mehr nachgeschaltet ist.
Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der eine gleichförmigere Wirbelschicht möglichst über den gesamten Querschnitt des Mischbehälters erzielt wird, wobei darüber hinaus der Anteil, der mit dem Gasstrom mitgerissenen Feststoffpartikel, reduziert werden soll. Erfindungsgemäß wird dies durch eine Vorrichtung zur Aufbereitung und Kühlung von Gießereiformsand erreicht, welche einen Mischbehälter und ein um eine Antriebswelle drehbares Mischwerkzeug aufweist, wobei eine Luftzuführung für das Zuführen von Luft in das Behälterinnere vorgesehen ist. Erfindungsgemäß weist das Mischwerkzeug zumindest zwei in vertikaler Richtung voneinander beabstandete Mischflügel auf und zumindest ein Mischflügel besitzt ein gegenüber der Horizontalen geneigtes Mischerblatt, welches vorzugsweise in Drehrichtung des Mischwerkzeuges nach unten geneigt ist. Die Drehrichtung wird dabei von der Antriebsvorrichtung des Mischwerkzeuges vorgegeben. Daher ist die Antriebsvorrichtung des Mischwerkzeuges derart ausgelegt, dass sie das Mischwerkzeug derart antreibt, dass die die Mischwerkzeuge in Drehrichtung nach unten geneigt sind. In einer alternativen Ausführungsform kann die Antriebs- Vorrichtung auch derart ausgebildet sein, dass bei Bedarf die Drehrichtung des Mischwerkzeuges geändert werden kann.
Die Verwendung von in vertikaler Richtung zueinander versetzten Mischflügen führt zu einer besseren Durchmischung des Mischgutes. Dabei erstrecken sich vorzugsweise die Mischflügel in horizontaler Richtung von der Antriebswelle. Die Neigung des Mischerblattes erfolgt derart, dass das Mischerblatt, welches in Drehrichtung des Mischwerkzeuges nach unten geneigt ist, dazu führt, dass das Mischgut beim Mischen angehoben wird, wodurch direkt hinter dem Mischerblatt innerhalb des Mischgutes ein Hohlraum gebildet wird, in dem die zugeführte Luft über die gesamte Breite und Länge des Mischerblattes im Mischgut verteilt werden kann. Daher erstreckt sich das Mischerblatt vorzugsweise über zumindest den halben Radius des Kreises, den der äußere Abschnitt des Mischerblattes beim Drehen beschreibt. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass sich das Mischerblatt von der Behälterwand bis zur Antriebswelle erstreckt. Um die Durchmischung der Kühlluft mit dem Mischgut noch zu verbessern, erstreckt sich das Mischerblatt in einer bevorzugten Ausführungsform im Wesentlichen bis zu Behälterwand. Dabei beträgt der Abstand zwischen Mischerblatt und Behälterwand vorzugsweise weniger als 100 mm und liegt am besten zwischen 20 und 60 mm. Durch diese Maßnahme wird eine schichtweise Auflockerung entlang des Werkzeugprofils im Sandbett erreicht. Es ist auch möglich, dass am Mischerblatt ein vorzugsweiser flexibler Aufsatz befestigt ist, der radial über das Mischerblatt in Richtung der Behälterwand vorsteht und diese berührt, so dass der Aufsatz im Betrieb über die Behälterwand schleift. Das Mischerblatt ist strömungstechnisch derart ausgebildet, dass das Mischgut nach oben angehoben wird, sodass sich auf der strömungsabgewandten Seite des Mischerblattes ein Hohlraum ausbildet, der als Strömungskanal für eintretende Luft dient. Im Idealfall kann die Luft nun über den Hohlraum zwischen Antriebswelle und Behälterwand strömen und auf der von der Fest- stoffströmung abgewandten Seite durch das hinter dem Mischwerkzeug wieder durch die Schwerkraft bedingte herabfallende Mischgut aufsteigen, sodass das Mischgut bis hin zur Behältermitte durch aufströmende Luft gleichförmig durchströmt wird. Durch diese Konstellation wird bei einer ausreichend hohen Umfangsgeschwindigkeit der Werkzeuge ein lokales Aufströmen der Luft im Wesentlichen nur im Bereich der Luftaustrittsöffnungen verhindert. Versuche haben gezeigt, dass der Antrieb zum Drehen des Mischwerkzeuges vorzugsweise derart ausgestaltet ist, dass das Mischerblatt eine Umfangsgeschwindigkeit an seinem radial äußeren Ende zwischen 2 und 75 m pro Sekunde und vorzugsweise zwischen 30 und 60 m pro Sekunde hat.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Behälterwand geneigt ist, sodass der Behälterquerschnitt vom Behälterboden aus nach oben größer wird. Dabei weist vorzugswei- se jeder Mischflügel ein Mischerblatt auf, wobei der Abstand zwischen Mischerblatt und Behälterwand bei beiden Mischerblättern gleich ist. Aufgrund der geneigten Behälterwand und der Anordnung der beiden Mischerblätter in unterschiedlicher Höhe hat dies zur Folge, dass das weiter oben angeordnete Mischerblatt sich radial weiter nach außen erstrecken muss. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zumindest ein Mischerblatt jedes Mischwerkzeuges im Wesentlichen am Behälterboden angeordnet.
Durch eine geeignete Anzahl und Anordnung von Mischerblättern übereinander in Verbindung mit der Wahl einer geeigneten Mischwerkzeugumfangsgeschwindigkeit kann eine mechanische Unterstützung des Wirbelbetts derart erreicht werden, dass die Luft weitgehend homogen über den gesamten Querschnitt verteilt durch das Sandbett strömt und der Sand gleichmäßig gekühlt wird. Durch die gute und gleichmäßige Verteilung der Luft über den gesamten Querschnitt des Sandbettes werden auch die Strömungsgeschwindigkeiten an der Oberfläche der Schüttung reduziert, sodass der Austrag von Partikeln mit dem Luftstrom deutlich vermindert wird. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Mischbehälter mindestens zwei Mischabschnitte auf, wobei in jedem Mischabschnitt jeweils ein um eine Antriebswelle drehbares Mischwerkzeug vorgesehen ist, wobei vorzugsweise jedes Mischwerkzeug mindestens zwei Mischflügel aufweist, die in vertikaler Richtung voneinander beabstandet sind. Dabei kann die Umfangsgeschwindigkeit der Mischflügel und die Drehrichtung in den einzelnen Mischabschnitten unterschiedlich sein.
Bei dieser Ausführungsform ist der Einlass für den abzukühlenden Gießereiformsand in dem einen Abschnitt, während der entsprechende Auslass in dem anderen Abschnitt ist, sodass der Gießereiformsand nacheinander beide Mischabschnitte durchlaufen muss. In einer bevorzugten Ausführungsform weist jedes Mischwerkzeug ein im Wesentlichen am Behälterboden angeordnetes Mischerblatt auf, wobei die beiden Mischwerkzeuge so weit voneinander beabstandet sind, dass sich die beiden am Behälterboden angeordneten Mischerblätter in keiner Position der Mischwerkzeuge berühren. Die Kreisbahnen der beiden am Behälterboden angeordneten Mischerblättern grenzen daher im engsten Fall tangential aneinander.
Die vertikal höher angeordneten Mischerblätter unterschiedlicher Mischwerkzeuge sind vorzugsweise in verschiedenen axialen Höhen angeordnet. Sie sind dabei so ausgeführt, dass sich deren Kreisbahnen überschneiden. Durch die unterschiedliche Anordnung in vertikaler Richtung wird vermieden, dass es zu einer Kollision kommen kann. Durch die beschriebene Ausführung ist eine wandnahe Gestaltung aller Werkzeuge möglich. Zudem können beide Mischwerkzeuge unabhängig voneinander mit verschiedenen Drehzahlen angetrieben werden, ohne dass eine Kollision befürchtet werden muss. Damit kann den Mischwerkzeugen in den einzelnen Mischbehälterabschnitten eine für die jeweilig überwiegende, verfahrenstechnische Aufgabe optimale Drehzahl zugewiesen werden. So kann die Werkzeugdrehzahl des materialeingangsseitigen Mischkammerabschnitts auf die effiziente Einmischung des Wassers optimiert werden, während die Drehzahl des Werkzeuges in dem nachfolgenden Mischkammerabschnitt auf die optimale Durchströmung des Sandbettes mit Kühlluft bei gleichzeitig reduziertem Partikelaustrag abgestimmt sein kann, da hier durch die Feuchtigkeitsreduktion die Klebrigkeit der Partikel bereits nachgelassen hat. Auch kann die Mischwerkzeuggeometrie in den unterschiedlichen Ebenen und Mischkammerabschnitten unterschiedlich ausgeführt sein, sodass eine entsprechende Optimierung im Hinblick auf die Durchströmung des Sandbettes bei gleichzeitig minimiertem Feststoffaustrag aus dem Bett erreicht wird. Beispielsweise kann die Luftzuführung Öffnungen in der Behälterwand aufweisen, durch die Luft in das Behälterinnere geblasen werden kann. Dabei sind die Öffnungen vorzugsweise in der gleichen vertikalen Höhe angeordnet, wie das sich im Wesentlichen zur Behälterwand erstreckende Mischerblatt.
In einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Luftzuführung über das Mischwerkzeug selbst, das beispielsweise eine Hohlwelle aufweist, zugeführt wird. Beispielsweise kann das Mischerblatt auf seiner entgegengesetzt zur Drehrichtung ausgerichteten Seite entsprechen- de Luftaustrittsöffnungen aufweisen. Selbstverständlich wäre auch ein kombinierter Lufteintrag über Öffnungen in der Behälterwand und über Öffnungen im Mischwerkzeug möglich.
Aufgrund der Konstruktion nimmt die Umfangsgeschwindigkeit des Mischerblattes mit zunehmendem Abstand von der Antriebswelle zu mit der Folge, dass die Mischwirkung in Richtung der Behälterwand zunimmt. Bei gleichbleibendem Ouerschnitt des Mischerblattes wird daher die Mischintensität mit zunehmendem Wirkdurchmesser ebenfalls zunehmen, da die Umfangsgeschwindigkeit mit steigendem Radius größer wird. Dieser physikalischen Gesetzmäßigkeit kann durch geeignete Gestaltung der Ouerschnittsform der Blätter von innen nach außen entgegengewirkt werden. Beispielsweise kann das Mischerblatt eine sich in radialer Richtung zunehmende Breite aufweisen. Alternativ oder in Kombination dazu, kann sich der Neigungswinkel des Mischerblattes zur Horizontalen in radialer Richtung verkleinern.
Das Mischerblatt kann eben oder gekrümmt ausgeführt sein. Der Neigungswinkel gegenüber der Horizontalen liegt vorzugsweise zwischen 15° und 60° und besonders bevorzugt zwischen 20° und 50°.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Mischerblatt als abgewinkeltes Profil ausgebildet, wobei der innere Winkel entgegengesetzt zur Drehrichtung des Mischerblattes angeordnet ist und vorzugsweise zwischen 90° und 180° beträgt. Durch diese Maßnahme kann ein größerer von der Feststoffströmung abgewandter Hohlraum ausgebildet werden, sodass die von innen oder außen in den so gebildeten Kanal einströmende Luft bei gleichzeitig reduziertem Druckverlust bis an das Ende des gebildeten Luftkanals vordringen kann.
Alternativ kann das Mischerblatt auch ein im Wesentlichen geschlossenes Polygonprofil, wie zum Beispiel ein Rechteck- oder Dreieckprofil, sein, wobei auf der strömungsabgewandten Seite entsprechende Luftaustrittsöffnungen angeordnet sind, sodass die Kühlluft über das Profil in das Mischgut eingebracht werden kann. In einer weiteren Ausführungsform sind auf radial inneren Abschnitten des Mischblattes zum Ausgleich der geringeren Umfangsgeschwindigkeit ein- bzw. beidseitig wirkende pflugscharähnliche Aufsätze befestigt, um zum Einen das Anheben und Überströmen der Mischung zu verstärken und zum Anderen eine verbesserte Mischwirkung zu erzielen. In Kombination mit unterhalb der Pflugscharen angeordneten Luftaustrittsöffnungen kann somit ein fallender Sandvorhang geschaffen werden, der aufgrund seiner größeren Wärme- und Stoffaustauschfläche beim Kontakt mit der ausströmenden Luft eine höhere Kühlleistung erzielt.
Insbesondere bei feinen Sandqualitäten kann es von Vorteil sein, wenn das Mischerblatt des obersten Mischflügels entgegengesetzt geneigt ist, sodass das Mischgut nach unten geleitet wird, um eine übermäßige Aufwirbelung und damit einhergehend einen übermäßigen Austrag aus der Kühleinrichtung mit dem Abgasstrom entgegenzuwirken.
Der Abstand zwischen den im Mischbehälter angeordneten Lufteintrittsöffnungen und des radial äußeren Endes des Mischerblattes sollte möglichst gering sein, um zu vermeiden, dass ein zu großer Anteil der Kühlluft bereits vor Erreichen des Mischerblattes nach oben entweicht.
Versuche haben gezeigt, dass die mittlere Strömungsgeschwindigkeit der Kühlluft im Austrittsbereich der Lufteintrittsöffnungen zwischen 15 und 35 m/s und besonders bevorzugt zwischen 20 und 30 m/s betragen sollte. Auch wenn grundsätzlich der Neigungswinkel der Behälterwand jeden beliebigen Wert zwischen 0 und 45° einnehmen kann, beträgt die Neigung vorzugsweise zwischen 15 und 35° und besonders bevorzugt zwischen 20 und 30° gegenüber der Vertikalen.
In einer weiteren Ausführungsform befinden sich an den radial äußeren Enden der Mischerblätter feste, alternativ auch federbelastete, in radialer Richtung bewegliche Verlängerungen aus beispielsweise Kunststoff, die schleifend die Behälterwand berühren und somit einen direkten Kontakt zwischen der Luftaustrittsöffnung und der der Feststoffströmung abgewandten Seite des Mischflügels herstellen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind sogar mehr als zwei, nämlich drei oder noch mehr Mischkammerabschnitte hintereinander angeordnet, die vom Mischgut nacheinander durchströmt werden. Bei solch einer Ausführungsform wird in der ersten eingangsseitigen Kammer im Wesentlichen das Einmischen und die homogene Verteilung des Wassers vorgenommen, während erst in der zweiten Kammer die intensive Belüftung des Sandbettes und dadurch die Verdunstungskühlung erreicht wird. In der dritten bzw. jeder weiteren nachfolgenden Kammer kann die Qualität des gekühlten Sands durch Zugabe von beispielsweise Wasser oder anderen Zuschlagsstoffen, nachkorrigiert werden. Beispielsweise sollte der Gießereiformsand dann beim Verlassen der Vorrichtung eine Restfeuchte zwischen 3,0 und 3,5 % besitzen, um den den Sand umhüllenden Bentonit, der die bildenden Eigenschaften des Formsandes bewirkt, wieder zu aktivieren und um eine direkte Nutzung in der Formmaschine zu ermöglichen. In diesem Fall kann es von Vorteil sein, wenn das Mischwerkzeug im dritten Mischkammerabschnitt, d.h. dem Abschnitt, der als letztes vom Mischgut durchströmt wird, Mischerblätter aufweist, die in Drehrichtung nach oben geneigt sind, wodurch sichergestellt wird, dass es im letzten Mischkammerabschnitt zu einer scherenden Beanspruchung des Mischgutes kommt. In der Regel ist es im letzten Mischkammerabschnitt auch nicht notwendig, dass Luft zugeführt wird, so dass in diesem Abschnitt auf entsprechende Öffnungen verzichtet werden kann. Auch kann es für manche Anwendungsfälle von Vorteil sein, wenn im dritten Mischkammerabschnitt das Mischkammerwerkzeug mit gegen- über dem Mischkammerwerkzeug des zweiten Mischkammerabschnittes gegenläufiger Drehrichtung ausgeführt ist.
Wie bereits erwähnt, wird die lokale Durchströmungsgeschwindigkeit durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen deutlich reduziert, was zur Folge hat, dass weniger Feststoffpartikel durch die Luftströmung mitgerissen und ausgetragen werden.
Dennoch kann es in einer besonders bevorzugten Ausführungsform von Vorteil sein, wenn die aufsteigende Gasströmung noch im Gehäuse möglichst weitestgehend von den mitgerissenen Feststoffpartikeln befreit wird. Daher ist in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass ein Feststoffabscheider oberhalb des Mischwerkzeuges angeordnet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Abscheidung der Feststoffpartikel in einer Wirbelströmung, zum Beispiel in einer von einem Rotor erzeugten Drehströmung. Die erzwungene Drehströmung erzeugt dabei ein entsprechendes Zentrifugalfeld, das durch die Wahl der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors in seiner Stärke eingestellt werden kann. Damit besteht die Möglichkeit, die Abscheide- leistung und die Trennkorngröße einzustellen. Somit können beispielsweise, wenn die Rotationsgeschwindigkeit ausreichend erhöht wird, auch die in der Gasströmung enthaltenen, besonders feinen Additivanteile nahezu vollständig rückgeführt werden.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird eine sehr kompakte Bauform des Kühlers erreicht, wobei zugleich nahezu alle Feststoffpartikel im Mischer zurückbehalten werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung. Es zeigen:
Figur 1 eine Schnittansicht einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform einer
Kühlungsvorrichtung,
Figur 2 eine Schnittansicht einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform, Figur 3 eine Detailansicht eines Mischers mit mehreren unterschiedlichen Mischerblättern,
Figuren 4 bis 8 Querschnittsansichten verschiedener Mischerblätter. In Figur 1 ist eine erste erfindungsgemäße Vorrichtung im Schnitt gezeigt. Die Vorrichtung 1 zur Aufbereitung und Kühlung von Gießereiformsand weist einen Mischbehälter 2 auf, welcher in einem Gehäuse 3 angeordnet ist. Der Mischbehälter 2 weist zwei Mischabschnitte auf, in deren Zentrum jeweils eine Antriebswelle 4 angeordnet ist, die wiederum jeweils eine Mehrzahl von Mischflügeln mit entsprechenden Mischerblättern aufweisen. Die Vorrichtung 1 weist einen Ein- lass 5 und einen Auslass 5' auf, über den heißer Gießereiformsand beispielsweise mittels eines Förderbandes 6 in den Mischbehälter 2 eingebracht bzw. der aufbereitete Sand aus dem Mischbehälter 2 wieder ausgetragen werden kann. In der geneigten Behälterwand 2 sind eine Reihe von Kühlluftöffnungen 7 eingebracht, über die Kühlluft in den Mischbehälter 2 eingebracht werden kann. Die beiden Antriebswellen 4 weisen bodennah jeweils sich in entgegengesetzte Rich- tungen erstreckende Mischflügel auf, an denen jeweils ein Mischerblatt 8 montiert ist. Die beiden Antriebswellen 4 sind derart voneinander beabstandet angeordnet, dass in keiner Drehposition die Mischerblätter 8, die bodennah angeordnet sind, miteinander kollidieren können. In vertikaler Richtung beabstandet zu den bodennahen Mischflügeln sind weitere Paare von Mischflügeln angeordnet, die ebenfalls jeweils mit entsprechenden Mischerblättern ausgestattet sind. In der gezeigten Ausführungsform sind alle Mischerblätter nach unten geneigt, sodass, wenn die Antriebswelle in die vorgesehene Richtung gedreht wird, der sich im Mischbehälter 2 befindliche Gießereiformsand angehoben wird und über die geneigte Mischerblattfläche strömt. Die Mischerblätter der zweiten und dritten Ebene sind in einer Höhe angeordnet, die der vertikalen Höhe der Lufteinlassöffnungen 7 in der Behälterwand 2 entspricht. Darüber hinaus sind die Mischerblätter der Ebenen 2 und 3 so angeordnet, dass sie nahezu bis zu den Lufteintrittsöffnungen 7 reichen. Die beiden Antriebswellen 4 werden mit Hilfe der Antriebsmotoren 9 angetrieben. Im Deckel des Gehäuses 3 ist ein Feststoffabscheider 1 1 angeordnet, der aus einem mit Lamellen versehenen Rad besteht, welches mit Hilfe des Antriebsmotors 10 gedreht werden kann. Die Absaugung der über die Lufteintrittsöffnungen 7 zugeführten Kühlluft erfolgt dann über die Zwischenräume zwi- sehen den Lamellen des Feststoffabscheiders 1 1. Durch das angetriebene Rad des Feststoffabscheiders 1 1 wird eine Wirbelströmung erzeugt, in der die in der abzusaugenden Luft enthaltenen Festkörperanteile abgeschieden werden und zurück in den Mischbehälter fallen.
In Figur 2 ist eine schematische Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Dabei wurden die gleichen Bezugszahlen für gleiche Elemente verwendet. Bei der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform erfolgt die Zuführung der Kühlluft einmal über eine als Hohlwelle ausgebildete Antriebswelle 4, in der mittels der Zuführung 12 Luft in den Kanal 15 und über den Kanal in entsprechende Öffnungen innerhalb der Mischerblätter 8, 8', 8" und 8"' in das Mischgut strömen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann über die Luftzuführung 13 Luft in das Gehäuse und über die Lufteintrittsöffnungen 7 in das Mischgut gebracht werden. Man erkennt bei dieser Ausführungsform deutlich, dass die Mischblätter der oberen Ebenen eine längere radiale Ausdehnung haben als die Mischblätter der unteren Ebene.
Die Mischerblätter 8, 8', 8" und 8"' erstrecken sich im Wesentlichen bis zur Behälterwand. Um Beschädigungen der Mischerblätter zu vermeiden, muss jedoch ein kleiner Spalt verbleiben. Beispielhaft ist daher bei einem Mischerblatt dargestellt, dass die Mischerblätter eine Verlängerung 14 aus Kunststoff aufweisen können, die zudem mit Hilfe von Federn an die Behälterwand ge- presst werden kann, um den Anteil der Kühlluftzuführung zu vermindern, der direkt vertikal nach oben strömt.
In Figur 3 sind beispielhaft verschiedene Ausführungsformen von Mischerblättern gezeigt. Grundsätzlich könnte, wie in der mit der Bezugszahl 17 versehenen Ausführungsform gezeigt, das Mischerblatt sich gleichmäßig von der Antriebswelle zur Behälterwand erstrecken. Selbstverständlich wären jedoch auch gekrümmte Formen, wie bei der mit der Bezugszahl 15 bezeichneten Ausführungsform, oder sich fächerartig erweiternde Formen, wie bei der mit der Bezugszahl 16 versehenen Ausführungsform, möglich. Bei der mit der Bezugszahl 18 versehenen Ausführungsform sind an den Mischerflügeln pflugscharähnliche Aufsätze 19 vorgesehen.
Figur 4 zeigt eine Querschnittsansicht durch ein Mischerblatt 20, welches hier aus einer einzelnen geneigten Fläche besteht. Hinter dem Mischerblatt bildet sich bei Bewegung des Mischer- blattes 20 eine im Wesentlichen vom Mischgut freigehaltene Zone aus, in die die durch die Luft- zuführungsöffnungen 7 in den Mischbehälter eingebracht Kühlluft entlang der Mischerblätter radial nach innen strömen kann. Die Kontur der Luftaustrittsöffnung 7 wird dabei idealerweise so gewählt, das in Kombination mit der Geometrie des Mischerblattes eine möglichst gleichförmige und langanhaltende Lufteinströmung in die vom Mischgut freigehaltene Zone hinter dem Mischerblatt erfolgen kann.
In Figur 5 ist eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform eines Mischerblattes 21 gezeigt. Hier besteht das Mischerblatt aus einer geneigten Fläche und einer hierzu abgewinkelten, im Wesentlichen horizontal verlaufenden Fläche.
In Figur 6 ist ein Querschnitt durch eine dritte Ausführungsform eines Mischerblattes 2 gezeigt. Auch hier ist eine geneigte Fläche vorgesehen, an die sich in einer Richtung ein im Wesentlichen vertikal verlaufender Abschnitt und in der anderen Richtung ein entgegengesetzt geneigter Abschnitt anschließt.
In Figur 7 ist ein Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Mischerblattes 23 ge- zeigt. Das Mischerblatt 23 weist erneut eine geneigte Fläche auf. Es ist hier an einem im Wesentlichen rohrförmigen Element montiert, durch das ebenfalls Kühlluft in den Mischbehälter eingebracht werden kann.
In Figur 8 ist beispielhaft eine Ausführungsform gezeigt, bei der an der Antriebswelle in drei un- terschiedlichen Ebenen unterschiedliche Mischerblätter 24 bis 26 montiert sind. Das in der untersten Ebene angeordnete Mischerblatt hat eine nach unten geneigte Blattfläche und einen im Wesentlichen senkrecht dazu verlaufenden Abschnitt. In der mittleren Ebene wird ein Mischerblatt 25 mit einem Querschnitt verwendet, das eine Art Hohlraum bildet, durch den Kühlluft von der Antriebswelle radial nach außen transportiert werden kann. In der obersten Ebene wird ein Mischerblatt 26 verwendet, das nach oben geneigt ist, um ein zu starkes Aufwirbeln des Mischgutes zu verhindern. Selbstredend sind weitere Geometrien für die Ausgestaltung des Mischerblattes möglich.
Bezugszeichenliste
Vorrichtung
Mischerblatt
Gehäuse
Antriebswelle
, 5' Einlass, Auslass
Förderband
Lufteintrittsöffnungen
, 8", 8" Mischerblätter
Antriebsmotoren
0 Antriebsmotor
1 Feststoffabscheider
2 Zuführung
3 Luftzuführung
4 Verlängerung
5-18 Mischerblätter
9 Aufsätze
0-26 Mischerblätter

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Vorrichtung zur Aufbereitung und Kühlung von Gießereiformsand mit einem Mischbehälter und einem um eine Antriebswelle drehbaren Mischwerkzeug, wobei eine Luftzuführung für das Zuführen von Luft in das Behälterinnere vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischwerkzeug zumindest zwei in vertikaler Richtung voneinander beabstandete Mischflügel aufweist und mindestens ein Mischflügel ein Mischerblatt mit einer gegenüber der Horizontalen geneigten Fläche aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche des Mischerblattes in Drehrichtung des Mischwerkzeuges nach unten geneigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischwerkzeug mindestens zwei vertikal beabstandete Mischflügel mit Mischerblättern aufweist, wobei ein Mischerblatt, vorzugsweise das oberste Mischerblatt, eine in Drehrichtung des Mischwerkzeuges nach oben geneigte Fläche aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Mischerblatt im Wesentlichen bis zur Behälterwand erstreckt, wobei vorzugsweise entweder der Abstand zwischen Mischerblatt und Behälterwand kleiner als 100 mm ist und am besten zwischen 20 und 60 mm beträgt oder ein dem Mischerblatt zugeordneter Aufsatz vorgesehen ist, der in Richtung der Behälterwand über das Mischerblatt vorsteht und die Behälterwand berührt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antrieb zum Drehen des Mischwerkzeuges vorgesehen ist, wobei der Antrieb derart ausgestaltet ist, dass das Mischerblatt eine Umfangsgeschwindigkeit an seinem radial äußeren Ende zwischen 2 und 75 m/s und vorzugsweise zwischen 30 und 60 m/s hat.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälterwand geneigt ist, so dass der Behälterquerschnitt vom Behälterboden aus nach oben größer wird.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Mischflügel ein Mischerblatt aufweist, wobei der Abstand zwischen Mischerblatt und Behälterwand bei allen Mischerblättern annähernd gleich ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischerblatt im Wesentlichen am Behälterboden angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischbehälter mindestens zwei und vorzugsweise drei Mischabschnitte aufweist, wobei in jedem Mischabschnitt jeweils ein um eine Antriebswelle drehbares Mischwerkzeug vorgesehen ist, wobei vorzugsweise jedes Mischwerkzeug mindestens zwei Mischflügel aufweist, die in vertikaler Richtung voneinander beabstandet sind. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebsvorrichtung vorgesehen ist, mit welcher jedes Mischwerkzeug mit einer unabhängig voneinander einstellbaren Umfangsgeschwindigkeit an den Mischflügeln angetrieben werden kann, wobei vorzugsweise die Antriebsvorrichtung derart ausgebildet ist, dass zumindest zwei Mischwerkzeuge mit zueinander gegenläufiger Drehrichtung angetrieben werden können.
1 1. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Mischwerkzeug ein im Wesentlichen am Behälterboden angeordnetes Mischerblatt hat, wobei die beiden Mischwerkzeuge so weit voneinander beabstandet sind, dass sich die beiden am Behälterboden angeordneten Mischerblätter in keiner Position der Mischwerkzeuge be- rühren.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9, 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jedes Mischwerkzeug einen Mischflügel mit einem nicht am Behälterboden angeordneten Mischerblatt aufweist, wobei die nicht am Behälterboden angeordneten Mischerblätter in ver- schiedenen axialen Höhen angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Mischflügel des einen Mischwerkzeugs eine Kreisbahn beschreibt, die in einer Projektion auf eine parallele Ebene sich mit einer Projektion einer von zumindest einem Mischflügel des anderen Mischwerkzeuges beschriebenen Kreisbahn auf dieselbe parallele Ebene schneidet.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzuführung Öffnungen in der Behälterwand aufweist, durch die Luft in das Behälterinnere geblasen werden kann, wobei die Öffnungen vorzugsweise in der gleichen vertikalen Höhe angeordnet sind, wie das sich im Wesentlichen zur Behälterwand erstreckende Mischerblatt.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzuführung über das eine Hohlwelle aufweisende Mischwerkzeug erfolgt.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischerblatt eine sich in radialer Richtung erweiternde Breite aufweist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischerblatt als abgewinkeltes Profil ausgebildet ist, wobei der innere Winkel entgegengesetzt zur Drehrichtung des Mischerblattes ausgebildet ist und vorzugsweise zwischen 90° und 180° beträgt.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischerblatt auf seiner entgegengesetzt zur Drehrichtung ausgerichteten Seite Luftaustrittsöffnungen aufweist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Feststoffabscheider oberhalb des Mischwerkzeuges angeordnet ist, wobei vorzugsweise der Feststoffabscheider derart ausgebildet ist, dass er mit Hilfe eines Rotors eine Drehströmung erzeugt.
PCT/EP2015/077278 2014-11-28 2015-11-20 VORRICHTUNG ZUR AUFBEREITUNG UND KÜHLUNG VON GIEßEREIFORMSAND WO2016083270A1 (de)

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