DE102015104340A1

DE102015104340A1 - Formsandkühler

Info

Publication number: DE102015104340A1
Application number: DE102015104340.8A
Authority: DE
Inventors: Andreas Seiler; Stefan Gerl; Feng Li
Original assignee: Maschinenfabrik Gustav Eirich GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinenfabrik Gustav Eirich GmbH and Co KG
Priority date: 2015-03-23
Filing date: 2015-03-23
Publication date: 2016-09-29
Also published as: ZA201706396B; UA119913C2; WO2016150835A1; US20180029108A1; CN205414308U; RU2672125C1; CA2976720A1; TW201641183A; KR20170130507A; TWI666076B; US10124399B2; KR101946425B1; ES2809499T3; HRP20201389T1; EP3274112B1; CA2976720C; EP3274112A1; MX2017011867A; JP2018510781A; BR112017018380A2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Formsandkühler mit einer Sandkammer, welche einen Lufteinlass gegebenenfalls mit einem Ventilator für die Zuführung von Luft in die Sandkammer und einen Luftauslass gegebenenfalls mit einem Ventilator für das Absaugen von Luft aus der Sandkammer aufweist. Um einen verbesserten Formsandkühler bereitzustellen, bei dem der Sandaustrag während des Kühlvorganges über den Luftauslass deutlich reduziert ist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass ein dynamischer, um eine Achse drehbarer Windsichter vorgesehen ist, welcher derart angeordnet ist, dass im Wesentlichen der vollständige, die Sandkammer durch den Luftauslass verlassende Luftstrom durch den dynamischen Windsichter geführt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung von warmem Gießereiformsand. Solche Vorrichtungen werden auch als Formsandkühler bezeichnet.
Benutzter Gießereiformsand kann wiederverwendet 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 weist zwei vertikal angeordnete Antriebswellen auf, die ein Mischwerkzeug tragen. Der zu kühlende Gießereiformsand wird auf einer Seite in den Mischbehälter eingebracht und auf der anderen Seite entnommen. Während der zu kühlende Gießereisand in der Vorrichtung ist, 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° erhitzten Gießereisand auf die Gebrauchstemperatur von ca. 45° C mittels Verdunstungskühlung abzukühlen.
In einem nachfolgenden Mischer kann der entsprechend abgekühlte Formsand unter Zugabe von Neusand, Bentonit, Kohlenstoff und Wasser in den Gebrauchszustand für die nachfolgende Verwendung aufbereitet werden.
Die beschriebene Kühlung erfolgt im Stand der Technik in verschiedenen Ausführungen, die sich in kontinuierliche Prozesse und diskontinuierliche Prozesse einteilen lassen. Hierzu kommen Kühltrommeln, Fließbettkühler oder Mischkühler zum Einsatz, in denen entweder kontinuierlich aufzubereitender Formsand zugeführt wird oder in denen chargenweise, d.h. diskontinuierlich, der entsprechende Formsand zugeführt wird.
Den beschriebenen Kühlern ist gemeinsam, dass der in die Kühler, im Allgemeinen in eine Sandkammer, eingeführte heiße und trockene Sand durch Einsprühen von Wasser befeuchtet wird und dann durch das Durch- und Darüberhinwegleiten von großen Mengen Luft unter Ausnutzung der Verdunstungskühlung von ca. 70 bis 100° C auf etwa 45° C abgekühlt.
Der entsprechend gekühlte Sand verlässt den Kühler mit einer Feuchte von ca. 1 bis 2 %. Die entsprechenden Kühler weisen im Allgemeinen eine Sandkammer auf, welche einen Lufteinlass gegebenenfalls mit einem Ventilator für die Zuführung von Luft in die Sandkammer und einen Luftauslass gegebenenfalls mit einem Ventilator für das Absaugen von Luft aus der Sandkammer aufweist.
Insbesondere bei der Verwendung von Fließbett- und Mischkühlern werden jedoch aufgrund der turbulenten Verwirbelung des zu kühlenden Sandes mit dem eingeleiteten Gasstrom Feststoffpartikel der Partikelschüttung entrissen, die über den Luftauslass abgeführt werden und dann in nachgeschalteten Gaszyklonen oder Filtern abgeschieden werden müssen, wie beispielsweise in der DE 199 25 720 beschrieben worden ist. Die derart abgeschiedenen Feststoffe werden auf den ausgetragenen, gekühlten Sand aufgegeben und im anschließenden Aufbereitungsprozess in einem Mischer zugeführt.
Um eine effektive Abkühlung mit Hilfe von Verdunstungskühlung zu erreichen, müssen jedoch sehr große Gasstrommengen durch den Formsand geführt werden. Bei Fließbettkühlern werden aufgrund der prinzipbedingt sehr hohen Anströmgeschwindigkeiten des Fluids in das zu fluidisierende Sandbett Feststoffgehalte im Abgasstrom von bis zu 15 % ermittelt. Bei der Verwendung von Mischkühlern ist aufgrund des mechanisch erzeugten Wirbelbettes eine geringere Anströmgeschwindigkeit ausreichend, sodass der Feststoffaustrag geringer, jedoch immer noch erheblich ist. In jedem Fall wird jedoch eine erhebliche Menge an Sand aus dem Kühler entfernt und muss in einem separatem Arbeitsschritt nach entsprechender Abkühlung dem Prozess wieder zugeführt werden. Dies ist grundsätzlich unerwünscht.
Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Formsandkühler bereitzustellen, bei dem der Sandaustrag während des Kühlvorganges über den Luftauslass deutlich reduziert ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass ein dynamischer, um eine Achse drehbarer Windsichter vorgesehen ist, welcher derart angeordnet ist, dass im Wesentlichen der vollständige, die Sandkammer durch den Luftauslass verlassende Luftstrom durch den dynamischen Windsichter geführt wird.
Ein dynamischer Windsichter ist derart aufgebaut, dass durch ihn ein Fliehkraftfeld realisiert wird. Die möglicherweise mit Sandpartikeln beladene Luft wird dann innerhalb des dynamischen Windsichters entgegen der Fliehkraft gesaugt. Daher ist es mit Hilfe eines Windsichters möglich, wenn dieser mit entsprechend hoher Drehzahl betrieben wird, die Feststoffpartikel aus dem Abluftstrom zu entfernen, so dass diese in der Sandkammer verbleiben oder in diese zurückgeführt werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der dynamische Windsichter ein um eine Rotationsachse drehbares Sichterrad auf, das einen im Wesentlichen die Rotationsachse umgebenden Auslass aufweist, der mit dem Luftauslass verbunden ist, und der zumindest einen Einlass aufweist, der nicht auf der Rotationsachse angeordnet ist. Beispielsweise kann das Sichterrad zylinderförmig, kegelförmig oder kegelstumpfförmig sein, wobei der mindestens eine Einlass an der Mantelfläche des Sichterrads angeordnet ist. In der Regel weist das Sichterrad jedoch eine Vielzahl von Einlassöffnungen auf. Beispielsweise kann die Mantelfläche eine Vielzahl von Löchern aufweisen. Alternativ dazu kann das Sichtrad eine Vielzahl von Lamellen aufweisen, die voneinander beabstandet sind, sodass durch den Abstand zwischen den Lamellen die Einlässe gebildet werden. Durch die Rotation des Sichterrads wird darin ein Fliehkraftfeld erzeugt, so dass auf alle Partikel, dich sich innerhalb des Sichterrades befinden, eine Fliehkraft nach außen wirkt. Der Fliehkraft entgegen steht die Kraft, die durch die Luftströmung in das Sichterrad hinein auf die Partikel ausgeübt wird. Da die Fliehkraft proportional zur Partikelmasse ansteigt, werden Teilchen mit einer bestimmten Grenzgröße vom Windsichter abgewiesen, da für diese die Fliehkraft größer als die von der Luftströmung aufgebrachte Kraft ist.
Im Grunde genommen kann mit Hilfe eines solchen dynamischen Windsichters Grob- und Feingut voneinander getrennt werden, da das Feingut die Fliehkraft überwinden und durch den Windsichter geführt wird, während Grobgut vom Sichtrad abgewiesen wird und zurück in die Sandkammer fällt.
Die Rotationsachse kann vertikal, horizontal oder gegenüber der Vertikalen geneigt ausgerichtet sein.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Formsandkühler mindestens zwei dynamische Windsichter auf, da sich gezeigt hat, dass die Verringerung des Sandaustrages mit einer Mehrzahl von Windsichtern effektiver erfolgen kann. Alternativ wäre es natürlich auch möglich, den einzigen Windsichter größer auszuführen. Die Ausbildung des Formsandkühlers mit mehreren Windsichtern hat sich jedoch als effektiver erwiesen.
Beispielsweise kann der Formsandkühler einen Formsandeinlass, über den Formsand in die Sandkammer zugeführt werden kann, und einen Formsandauslass, über den Formsand aus der Sandkammer entnommen werden kann, aufweisen, wobei dann ein Windsichter am besten näher am Formsandauslass angeordnet ist als der andere Windsichter. Insbesondere im Falle eines kontinuierlichen Betriebs können die Windsichter eine unterschiedliche Größe haben und/oder mit unterschiedlicher Drehzahl betreiben werden, um der fortschreitenden Abkühlung und der damit verbundenen Konsistenzänderung des Formsandes während des kontinuierlichen Kühlungsprozesses Rechnung zu tragen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Formsandkühler zusätzlich einen statischen Windsichter, vorzugsweise einen Umlenkabscheider, aufweist. Besonders bevorzugt ist dabei, dass der statische Windsichter dem dynamischen Windsichter vorgeschaltet ist. Der statische Windsichter unterscheidet sich von dem dynamischen Windsichter dadurch, dass der Sichter nicht gedreht wird, um ein Fliehkraftfeld zu erzeugen. Stattdessen kann beispielsweise die Gravitationskraft und die durch die Luftströmung verursachte Strömungswiderstandskraft für die Trennung von Grob- und Feingut sorgen. Alternativ kann auch ein Umlenkabscheider verwendet werden, der eine Trennung durch die Trägheitskräfte an einer Umlenkung nutzt. Der Strömungsfluss folgt der Umlenkung, sodass es im Bereich der Umlenkung zu Trägheitskräften kommt, die zu einer Trennung von Grob- und Feingut führt. Im Allgemeinen sind statische Windsichter nicht so effektiv wie dynamische Windsichter. Insbesondere beim Anfall von sehr großen Sandmengen, die mit der Luft ausgetragen werden, ist die Maximalkapazität eines dynamischen Windsichters schnell erreicht. Durch das Vorschalten eines statischen Windsichters, der bereits eine Vorselektierung von Grobgut vornimmt, kann der dynamische Windsichter entlastet werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Formsandkühler eine Sichterkammer auf, in der der dynamische Windsichter angeordnet ist. Dabei ist die Sandkammer über einen Strömungskanal mit der Sichterkammer verbunden, wobei der Querschnitt des Strömungskanals in Richtung der Sichterkammer kleiner wird. Durch die Verengung des Strömungsquerschnittes kommt es zu einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit. Mit Vorteil ist der Strömungskanal derart angeordnet, dass der von der Sandkammer über den Strömungskanal ins Sichterrad geleitete Fluidstrom auf eine Wand der Sichterkammer und nicht auf den dynamischen Sichter gerichtet ist. Dadurch wird eine scharfe Umlenkung des Gasstromes bewirkt, da die Luft durch den dynamischen Windsichter abgesaugt wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Sichterkammer über einen Rückführkanal mit der Sandkammer verbunden ist, wobei vorzugsweise eine Förderanlage und zwar am besten ein Schneckenförderer vorgesehen ist, um auf dem Boden der Sichterkammer angesammeltes Schüttgut in die Sandkammer zu fördern.
Dadurch, dass in der Sichterkammer ein statischer Windsichter verwirklicht ist, kommt es zu einer Ansammlung des Schüttgutes, das von den beiden Sichtern zurückgewiesenen wurde. Dieses Schüttgut kann in den Formsandkühler gebracht werden. Dafür kann neben einer Förderanlage beispielsweise eine Klappe oder einer Doppelklappe vorgesehen sein, mit der das angesammelte Schüttgut von der Sichterkammer in die Sandkammer zurückgeführt werden kann. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der eine Förderanlage dauerhaft oder in regelmäßigen Abständen angesammeltes Schüttgut in die Sandkammer zurückfördert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Drehzahleinrichtung zum Steuern oder Regeln der Drehzahl des dynamischen Windsichters vorgesehen. Durch das Verändern der Drehzahl des dynamischen Windsichters kann die Trennung zwischen Grob- und Feingut eingestellt werden. Je schneller sich der Windsichter dreht, umso mehr Sandanteile werden vom Windsichter abgewiesen. Aufgrund des Funktionsprinzips der Windsichter werden Partikel, die eine gewisse Grenzgröße überschreiten, zurückgewiesen, während kleinere Partikel ungehindert den Windsichter passieren können. Die Grenzgröße kann durch die Drehzahl eingestellt werden. Je höher die Drehzahl ist, umso kleiner ist die Grenzgröße und umgekehrt. Bevorzugt ist die Drehzahleinrichtung derart ausgelegt, dass die Drehzahl so hoch ist, dass eine vollständige Abscheidung aller Partikel in der Sandkammer erfolgt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann eine Einrichtung zum Erfassen der Luftstrommenge durch den Luftauslass vorgesehen sein, wobei die erfasste Luftstrommenge der Drehzahleinrichtung zur Verfügung gestellt wird, sodass die Drehzahleinrichtung die Drehzahl in Abhängigkeit von der erfassten Luftstrommenge steuern oder regeln kann. Die beschriebene Grenzgröße, d.h. die Größe, bis zu der Partikel von dem Windsichter abgewiesen werden, wird nicht nur durch die Drehzahl des Windsichters bestimmt, sondern ebenso durch die Strömungsgeschwindigkeit des Luftstroms vom Lufteinlass zum Luftauslass. Nimmt daher beispielsweise die Strömungsgeschwindigkeit ab, so kann die Drehzahl des Windsichters reduziert werden, was Energie einspart.
Insbesondere bei der Verwendung eines diskontinuierlichen Formsandkühlers bzw. Batch-Formsandkühlers kann die Drehzahleinrichtung auch derart ausgelegt sein, dass die Drehzahl während der Formsandkühlung erhöht wird. Insbesondere während der Befüllung oder Entleerung der Sandkammer mit abzukühlendem Formsand kann die Drehzahl reduziert werden oder sogar die Rotation angehalten werden. Im Laufe der Formsandkühlung kann dann die Drehzahl erhöht und den unterschiedlichen Aufbereitungsphasen angepasst werden.
Des Weiteren kann eine Einrichtung zum Erfassen des Partikelaustrages und/oder der Partikelgrößenverteilung über den Luftauslass vorgesehen sein, wobei der erfasste Partikelaustrag der Drehzahleinrichtung zur Verfügung gestellt wird, sodass die Drehzahleinrichtung derart ausgebildet sein kann, dass die Drehzahl in Abhängigkeit von dem erfassten Partikelaustrag gesteuert oder geregelt wird.
Des Weiteren kann eine Einrichtung zum Zuführen von Wasser in die Sandkammer vorgesehen sein, wobei vorzugsweise eine Wassersteuereinrichtung vorgesehen ist, welcher der erfasste Partikelaustrag und gegebenenfalls die Drehzahl des dynamischen Windsichters zur Verfügung gestellt wird, und die derart ausgelegt ist, dass die zugeführte Wassermenge in Abhängigkeit von dem erfassten Partikelaustrag und gegebenenfalls der Drehzahl des dynamischen Windsichters erfolgt. Im Grunde genommen dient die Partikelaustragserfassung hier indirekt als Feuchtigkeitsmessung. Je trockener der Sand im Kühler ist, umso höher ist der Feststoffaustrag über die Windsichter. Wird daher ein hoher Feststoffaustrag festgestellt, bedeutet dies, dass der Sand relativ trocken ist und gegebenenfalls noch Wasser zugeführt werden muss.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein Feuchtigkeitssensor zum Erfassen der Feuchte des Sandes in der Sandkammer vorgesehen, wobei vorzugsweise der Feuchtigkeitssensor mit der Drehzahleinrichtung verbunden ist, und diese derart ausgebildet ist, dass die Drehzahl in Abhängigkeit von der erfassten Feuchte geregelt oder gesteuert wird. Ist wie hier beschrieben ein Feuchtigkeitssensor vorhanden, muss nicht unbedingt zusätzlich ein Partikelaustragssensor vorhanden sein, denn aufgrund des Zusammenhanges zwischen Feuchtigkeit und Partikelaustrag kann auch der Feuchtigkeitssensor zur Ansteuerung der Drehzahleinrichtung verwendet werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Drehzahleinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie die Drehzahl derart steuert oder regelt, dass große Partikel, deren Korngröße größer als eine vorbestimmte Grenzkorngröße ist, durch den Windsichter abgeschieden werden, während kleinere Partikel mit einer Korngröße, die kleiner als die vorbestimmte Grenzkorngröße ist, über den Luftauslass abgezogen werden. Vorzugsweise wird als Grenzkorngröße eine Größe zwischen 120µm und 10 μm und besonders bevorzugt zwischen 30 µm und 60 μm gewählt.
Durch diese Maßnahme ist es beispielsweise möglich, lediglich die Zuschlagstoffe wie beispielsweise Kohlenstoff und Bentonit aus dem aufzubereitenden Formsand abzuziehen, während Sandbestandteile im Formsand verbleiben. Der so wiedergewonnene sandfreie Bentonit und Kohlenstoff können im nachgeschalteten Aufbereitungsprozess wieder zugeführt werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsformen und der zugehörigen Figuren.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
4 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform der Erfindung,
5 eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform der Erfindung,
6 eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform der Erfindung.
In 1 ist eine erste Ausführungsform eines Formsandkühlers 1 gezeigt. Dieser weist eine Sandkammer 2 sowie einen Lufteinlass 3 mit einem entsprechenden Ventilator 4 sowie einen Luftauslass 5 mit einem entsprechenden Ventilator 6 auf.
Des Weiteren ist ein Formsandeinlass 7, über den abzukühlender Formsand in die Sandkammer 2 eingebracht werden kann, und ein Formsandauslass 8, über den Formsand aus der Kammer entnommen werden kann, vorgesehen. Innerhalb der Sandkammer 2 sind zwei motorisch angetriebene Mischwerkzeuge 9 angeordnet. In der oberen Wand der Sandkammer 2 ist die Verbindung zum Luftauslass 5 eingelassen. In diesem Bereich ist ein dynamischer Windsichter 10 angeordnet, der um seine vertikale Achse gedreht werden kann. Der Sichter besteht hier aus einem im Wesentlichen zylindrischen Rad, an dessen Mantelfläche eine Vielzahl von voneinander beabstandeten Lamellen angeordnet sind, sodass Luft durch die Lamellen radial nach innen strömen kann, um über den Luftauslass 5 abgesaugt zu werden.
Da sich im Betrieb der dynamische Windsichter 10 um seine vertikale Achse dreht, wofür ein Motor 11 verwendet wird, entsteht im Bereich der Lamellen ein Fliehkraftfeld, welches nur von Partikeln überwunden werden kann, die kleiner als eine bestimmte Grenzkorngröße sind.
Des Weiteren weist die gezeigte Ausführungsform einen Luftmengensensor 14 auf, mit dem die über den Luftauslass 5 abgesaugte Luftmenge gemessen werden kann. Zudem ist ein Partikelaustragssensor 13 vorgesehen, der beispielsweise als triboelektrischer Filterwächter bzw. Partikelzähler oder als Onlinepartikelgrößenmessgerät ausgebildet sein kann. Zusätzlich ist ein Feuchtigkeitssensor 15 im Bereich der Sandkammer 2 angeordnet. Die Sensoren sind alle mit einer Steuer- und Regeleinheit 12 verbunden, die die entsprechenden Messsignale auswertet und auf Basis der Messung die Drehzahl des Motors 11 einstellt, um die gewünschte Grenzkorngröße einzustellen.
In 2 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung gezeigt, die sich im Wesentlichen dadurch von der Ausführungsform der 1 unterscheidet, dass hier zwei dynamische Windsichter 10‘ und 10‘‘ angeordnet sind, die jeweils über getrennte Zuleitungen mit dem Luftauslass 5 verbunden sind. Der dynamische Windsichter 10‘ ist näher am Formsandeinlass 7 angeordnet als der andere dynamische Windsichter 10‘‘. Bei dieser Ausführungsform erkennt man, dass die Form des dynamischen Windsichters unterschiedlich gewählt werden kann. Während der Windsichter 10‘ eine Kegelstumpfform hat und ebenfalls Lamellen aufweist, ist der dynamische Windsichter 10‘‘ wieder zylindrisch ausgebildet, weist jedoch eine Vielzahl von Löchern in seiner Mantelfläche auf.
Die Geometrie des dynamischen Windsichters kann abhängig von dem gewünschten Prozessverlauf angepasst werden.
In 3 ist eine dritte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Diese unterscheidet sich von den vorherigen Ausführungsformen im Wesentlichen dadurch, dass hier zwei dynamische Windsichter 10‘‘‘, die identisch ausgebildet sind, über dieselbe Luftauslassleitung 5 mit dem Luftauslass verbunden sind.
In 4 ist eine vierte Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Hier ist der Sichter 10 nicht innerhalb der Sandkammer 2 angeordnet, sondern in einer separaten Sichterkammer 16. Die Sichterkammer 16 ist über einen sich in Strömungsrichtung verjüngenden Verbindungskanal 17 mit der Sandkammer 2 verbunden. Durch die sich verjüngende Ausführung des Verbindungskanals 17 steigt die Strömungsgeschwindigkeit des Luftstromes in Richtung der Sichterkammer 16 an. Durch die hier dargestellte Anordnung wird am Ende des Verbindungskanals 17 eine scharfe Umlenkung gebildet, sodass ein Teil des Sandes, nämlich im Wesentlichen die Teile des Sandes, die aufgrund der Trägheitskräfte dem Luftstrom im Bereich der scharfen Umlenkung nicht folgen können, an der Wand 18 abprallen und abgebremst werden. Diese Sandpartikel fallen dann auf den Boden der Sichterkammer 16. Der verbleibende Luft-Sandstrom wird dann durch den hier um eine horizontale Achse rotierenden Sichter 10 geleitet, durch den ebenfalls Sandteile, deren Durchmesser größer als eine Grenzkorngröße ist, abgewiesen werden. Die Partikel, die kleiner sind, werden über den Luftauslass 5 abgezogen. Die sich am Boden der Sichterkammer 16 ansammelnden Partikel werden mit Hilfe der hier als Förderschnecke ausgebildeten Förderanlage 17 zurück in die Sandkammer 2 gefördert.
In den 1 bis 4 wurden Ausführungsformen gezeigt, bei denen die Formsandabkühlung sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich erfolgen kann. Im diskontinuierlichen Fall wird eine bestimmte Formsandmenge in die Sandkammer 2 eingebracht, der Formsand wird dann abgekühlt und der Formsand wird dann über den Formsandauslass 8 komplett entnommen, sodass er im folgenden Schritt mit der nächsten Formsandcharge bestückt werden kann.
5 zeigt eine fünfte Ausführungsform, in der die Formsandkühlung kontinuierlich erfolgt. Hier ist im Inneren der Sandkammer 2 ein Fließbett 19 angeordnet, sodass Formsand, der über den Formsandeinlass 7 eingebracht wird, über das Fließbett 19 allmählich aber kontinuierlich Richtung Formsandausgang 8 transportiert wird. Während dieses Transportes wird eine große Menge Luft über den Lufteinlass 3 in die Sandkammer zugeführt und über den Luftauslass 5 abgeführt. Zwischengeschaltet ist ein dynamischer Sichter 10.
In 6 ist eine sechste Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Anhand dieser Ausführungsform kann der gesamte Prozess der Formsandaufbereitung erläutert werden. Gebrauchter Formsand 20 wird hier über den Formsandeinlass 7 in die Sandkammer 2 eingebracht. Der Formsandkühler entspricht hier im Wesentlichen der Ausführungsform von 1, wobei allerdings eine Drehzahlregelung vorgesehen ist, die in erfindungsgemäßer Weise eine Trennung zwischen Grob- und Feingut vornimmt. Der in der Sandkammer abzukühlende Formsand wird gegebenenfalls mit Wasser versetzt und dann mit einer großen Menge Luft durchströmt, die über den Lufteinlass 3 in die Sandkammer 2 eingebracht wird. Die Luft wird über den dynamischen Sichter 10, über die Verbindungsleitung 25 sowie über einen Filter 23 über den Luftauslass 5 geführt. Der Sichter 10 ist mittels der Steuereinrichtung derart eingestellt, dass Sandanteile, d.h. Partikel mit einer Größe, die größer als 100 μm ist, von dem Sichter abgewiesen wird. Kleinere Partikel werden jedoch von dem Sichter durchgelassen. Dies sind im Wesentlichen Bentonit und Kohlenstoff. Diese werden im Filter 23 abgefiltert und in die Wägevorrichtung 24 geführt. Die Menge des abgeschiedenen Bentonit-Kohlenstoffgemisches in der Wägevorrichtung 24 wird gemessen und gegebenenfalls durch Zugabe von neuem Bentonit 21 oder Kohlenstoff 22 berichtigt. Sobald der Formsand innerhalb der Sandkammer 2 auf die gewünschte Temperatur von ca. 45° abgekühlt wird, kann der Sand über den Formsandauslass 8 in die Wägeeinrichtung 27 überführt werden. In der Wägeeinrichtung 27 kann dann über die Wägeeinrichtung 24 Bentonit und Kohlenstoff in der gewünschten Zusammensetzung zugeführt werden. Gegebenenfalls muss neuer Sand 20 ebenfalls zugeführt werden. Das entstandene Gemisch wird dann einem Aufbereitungsmischer 28 zugeführt und gegebenenfalls werden über den Wasservorrat 29 der Wasseranteil des Formsandes im Aufbereitungsmischer 28 angepasst.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 1508698 [0003]
DE 19925720 [0009]

Claims

Formsandkühler mit einer Sandkammer, welche einen Lufteinlass gegebenenfalls mit einem Ventilator für die Zuführung von Luft in die Sandkammer und einen Luftauslass gegebenenfalls mit einem Ventilator für das Absaugen von Luft aus der Sandkammer aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass ein dynamischer, um eine Achse drehbarer Windsichter vorgesehen ist, welcher derart angeordnet ist, dass im Wesentlichen der vollständige, die Sandkammer durch den Luftauslass verlassende Luftstrom durch den dynamischen Windsichter geführt wird.
Formsandkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dynamische Windsichter ein, um eine Rotationsachse drehbares Sichterrad aufweist, das einen, im Wesentlichen die Rotationsachse umgebenden Auslass aufweist, der mit dem Luftauslass verbunden ist, und der zumindest einen Einlass aufweist, der nicht auf der Rotationsachse angeordnet ist.
Formsandkühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sichterrad zylinderförmig, kegelförmig oder kegelstumpfförmig ist, wobei der mindestens eine Einlass an der Mantelfläche des Sichterrads angeordnet ist.
Formsandkühler nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachse vertikal, horizontal oder gegenüber der Vertikalen geneigt ausgerichtet ist.
Formsandkühler nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Formsandkühler einen Formsandeinlass, über den Formsand in die Sandkammer zugeführt werden kann, und einen Formsandauslass, über den Formsand aus der Sandkammer entnommen werden kann, aufweist, wobei zumindest zwei dynamische Windsichter vorgesehen sind, die jeweils ein, um eine Rotationsachse drehbares Sichterrad aufweisen, wobei vorzugsweise ein Windsichter näher am Formsandauslass angeordnet ist als der andere Windsichter.
Formsandkühler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Windsichter Antriebe aufweisen, die derart ausgelegt sind, dass die Windsichter im Betrieb mit unterschiedlicher Drehzahl betrieben werden.
Formsandkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem dynamischen Windsichter ein statischer Windsichter, vorzugsweise ein Umlenkabscheider vorgeschaltet ist.
Formsandkühler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Formsandkühler eine Sichterkammer aufweist, in der der dynamische Windsichter angeordnet ist, und die Sandkammer über einen Strömungskanal mit der Sichterkammer verbunden ist, dessen Querschnitt in Richtung der Sichterkammer kleiner wird, wobei vorzugsweise der Strömungskanal derart angeordnet ist, dass der von der Sandkammer über den Strömungskanal ins Sichterrad geleitete Fluidstrom auf eine Wand der Sichterkammer und nicht auf den dynamischen Sichter gerichtet ist.
Formsandkühler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sichterkammer über einen Rückführkanal mit der Sandkammer verbunden ist.
Formsandkühler nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Förderanlage und zwar am besten ein Schneckenförderer vorgesehen ist, um auf dem Boden der Sichterkammer angesammeltes Schüttgut in die Sandkammer zu fördern.
Formsandkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehzahleinrichtung zum Steuern oder Regeln der Drehzahl des dynamischen Windsichters vorgesehen ist.
Formsandkühler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zum Erfassen der Luftstrommenge durch den Luftauslass vorgesehen ist, wobei die erfasste Luftstrommenge der Drehzahleinrichtung zur Verfügung gestellt wird, wobei vorzugsweise die Drehzahleinrichtung derart ausgebildet ist, dass die Drehzahl in Abhängigkeit von der erfassten Luftstrommenge gesteuert oder geregelt werden kann.
Formsandkühler nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Formsandkühler ein Batch-Formsandkühler ist, wobei die Drehzahleinrichtung derart ausgelegt ist, dass die Drehzahl während der Formsandkühlung erhöht wird.
Formsandkühler nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zum Erfassen des Partikelaustrags über den Luftauslass vorgesehen ist, wobei der erfasste Partikelaustrag der Drehzahleinrichtung zur Verfügung gestellt wird, wobei vorzugsweise die Drehzahleinrichtung derart ausgebildet ist, dass die Drehzahl in Abhängigkeit von dem erfassten Partikelaustrag gesteuert oder geregelt werden kann.
Formsandkühler nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zum Zuführen von Wasser in die Sandkammer vorgesehen ist, wobei vorzugsweise eine Wassersteuereinrichtung vorgesehen ist, welcher der erfasste Partikelaustrag und gegebenenfalls die Drehzahl des dynamischen Windsichters zur Verfügung gestellt wird, und die derart ausgelegt ist, dass die zugeführte Wassermenge in Abhängigkeit von dem erfassten Partikelaustrag und gegebenenfalls der Drehzahl des dynamischen Windsichters erfolgt.
Formsandkühler nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Feuchtigkeitssensor zum Erfassen der Feuchte des Sandes in der Sandkammer vorgesehen ist, wobei vorzugsweise der Feuchtigkeitssensor mit der Drehzahleinrichtung verbunden ist, und diese derart ausgebildet ist, dass die Drehzahl in Abhängigkeit von der erfassten Feuchte geregelt oder gesteuert wird.
Formsandkühler nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahleinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie die Drehzahl derart steuert oder regelt, dass große Partikel, wie z.B. Sand durch den Windsichter abgeschieden werden, während kleinere Partikel mit einer Korngröße von < 100 µm und vorzugsweise von < 30 µm über den Luftauslass abgezogen werden.