DE19512593A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen von Gießereisand - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen von GießereisandInfo
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Description
Bei der Herstellung von Teilen aus Gußeisen werden die Modelle der Gußteile
unter hohem Druck in Sandformen abgeformt und in die Hohlräume flüssiges Eisen
gegossen. Nach dem Erstarren des Eisens werden die Gußteile der Form
entnommen und der Formsand aufbereitet und erneut zur Formherstellung
verwendet. Durch die Berührung mit dem flüssigen Metall hat sich der Formsand
örtlich sehr stark erhitzt, so daß vor der Wiederverwendung eine Kühlung
unerläßlich ist.
Es sind verschiedene Methoden der Altsandkühlung bekannt.
Zu den gebräuchlichsten Verfahren gehört das Auflockern und Durchströmen des
Sandes mit Luft. Hierzu sind äußerst großflächige Geräte mit sehr großem
Luftdurchsatz erforderlich, um die recht ungleichmäßig erhitzten Sandpartien auf
eine brauchbare Temperatur abzukühlen. Die erhitzte Kühlluft ist von Staub
durchsetzt und muß in voluminösen Entstaubungsanlagen gereinigt werden. Hoher
Platz- und Energiebedarf bei ungleichmäßiger Abkühlung sind die Nachteile dieses
Verfahrens.
In der OS 30 06 552 wird eine Kühleinrichtung beschrieben, bei der 2 Behälter
abwechselnd mit angefeuchtetem heißen Altsand befüllt und unter Vacuum gesetzt
werden. Die Feuchtigkeit des Sandes verdampft und entzieht dem Sand die
Verdampfungswärme. Nachteilig an diesem Verfahren ist die Tatsache, daß der
intermittierende Betrieb 2 Evaluierbehälter erfordert und das Vacuum in den recht
großen Behältern laufend auf- und abgebaut werden muß. Der Energieaufwand
und Platzbedarf einer solchen Anlage sind deshalb sehr groß.
In der P 29 52 403 wird ein Formsandmischer beschrieben, dessen Mischraum
während des Mischvorganges evacuiert wird, so daß auch hier Verdampfungswärme
abgeführt wird. Auch bei diesem Verfahren ist das Verhältnis von Evacuiervolumen
zur Sandmenge sehr ungünstig, denn auch hier muß das Vacuum bei jedem
Mischzyklus auf- und abgebaut werden. Der normale Mischzyklus muß zudem
erheblich verlängert werden, so daß auch hier Energie- und Investitionskosten
ungünstig ausfallen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Einrichtung, die die
vorstehenden Nachteile vermeidet und damit preisgünstig sowie platz- und
energiesparend ist.
Erfindungsgemäß wird dazu eine Misch- und Fördereinrichtung vorgeschlagen. Der
heiße Sand wird nach Bedarf befeuchtet und kontinuierlich durch das Gerät
gefördert. Durch den Mischeffekt der Förderschnecken wird das zugegebene Wasser
intensiv mit dem Sand vermischt. Die Misch- und Fördereinrichtung ist ständig unter
Vacuum. Das Wasser verdampft und entzieht dem Sand die Verdampfungswärme.
Der Dampf wird abgesaugt und kondensiert. Das entstehende Wasser wird
rückgekühlt und wieder zur Befeuchtung des Sandes verwendet. Zur Aufrecht
erhaltung des Vacuums in der Misch- und Fördereinrichtung sind ihr Zwei-Kammer-
Schleusen vor- und nachgeschaltet.
In der Fig. 1 sind Verfahren und Vorrichtung in einer beispielsweisen Ausführung
dargestellt
Von einem Förderband 1 gelangt der heiße Sand 2 in die Schleuse 3. Eine luftdicht
abschließende motorisch betriebene Umschaltklappe 3.1 leitet den Sand in die linke
Schleusenkammer 3.2, die durch eine ebenfalls motorisch betriebene und luftdicht
schließende Klappe 3.6 unten geschlossen ist. Wenn die Füllung soweit
angestiegen ist, daß die Sonde 3.4 erreicht ist, schließt automatisch die Klappe
3.7. Jetzt öffnet für einige Sekunden das Druckausgleichventil 25.1. Unmittelbar
danach wird die Klappe 3.1 automatisch nach links geschwenkt, so daß nunmehr
die rechte Kammer 3.3 gefüllt wird. Nach dem Umschalten der Klappe 3.1 wird die
untere Klappe 3.6 geöffnet, so daß der Sand aus der Kammer 3.2 in die Misch- und
Fördereinrichtung 4 und damit in den evacuierten Raum gelangt. Wenn die rechte
Kammer 3.3 durch Ansprechen der Sonde 3.5 anzeigt, daß sie gefüllt ist, schließt
zunächst die untere Klappe 3.6, dann öffnet kurz das Druckausgleichventil 25 und
die Klappe 3.1 schwenkt wieder in die rechte Position, so daß jetzt wieder die linke
Kammer 3.2 gefüllt und gleichzeitig die rechte 3.3 nach unten entleert wird.
Durch den vorbeschriebenen ständig sich wiederholenden automatischen Ablauf der
Zwei-Kammer-Schleuse gelangt der heiße Sand in die evacuierte Misch- und
Fördereinrichtung 4, wobei - als besonderes Merkmal der vorliegenden Erfindung - in
dieser das Vacuum ständig aufrecht erhalten wird.
Die Misch- und Kühleinrichtung 4 besteht beispielsweise aus einem rohrförmigen
Gehäuse 5, in dessen Mittelachse eine von einem Motor 6 angetriebene Welle 7
rotiert, die mit überwiegend in Förderrichtung geneigten Schauflen 8 bestückt ist. Im
Einlaufstutzen 9 sind Sonden zur Erfassung der Temperatur 10 und der Restfeuchte
des Sandes 11 angeordnet. Temperatur und Restfeuchte werden in einem Rechner
ausgewertet und dessen Ergebnis zur Steuerung des Regelventils 12 für die
Wasserzufuhr 13 verwendet.
Der durch den Unterdruck entstehende Wasserdampf wird durch den Absaugstutzen
14 in den Kondensator 15 gesaugt, der ständig durch eine Vacuum-Pumpe 16 auf
einem Unterdruck von 10-15 Torr gehalten wird. Das Kondenswasser 17 wird mit
einer Umwälzpumpe 18 durch einen Kühler 19 teilweise in den Kondensator
zurückgegeben und teilweise zur Befeuchtung des Sandes benutzt. Eine Niveau-
Sonde 20 kontrolliert den Wasserstand 17. Regelventile 12 und 21 steuern die
jeweils erforderliche Wassermenge, teils im Umlauf, teils mit Frischwasserzufuhr aus
dem Netz.
Am Ende des Förderrohres 5 befindet sich der Auslaufstutzen 22, an dem eine
zweite Zwei-Kammer-Schleuse 23 luftdicht angeschlossen ist. Diese Schleuse 23 ist
baugleich mit der Schleuse 3 am Einlaufstutzen 9.
Der gekühlte Sand fällt in die linke Kammer 23.2 während die rechte Kammer 23.3
durch die untere Klappe 23.7 auf ein Förderband 24 entleert wird. Wird die Sonde
23.4 vom Sand erreicht, schließt die untere Klappe 23.7, das Druckausgleichventil
26 öffnet für einige Sekunden und die Umschlagklappe 23.1 schwenkt nach links, so
daß jetzt die rechte Kammer 23.3 gefüllt wird. Sodann öffnet zunächst das
Druckausgleichventil 26.1 und sodann die untere Klappe 23.6, so daß der Sand auf
das Förderband 24 fällt. Auch diese Schleuse arbeitet im ständige Wechsel
vollautomatisch.
Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf die beschriebene Ausführung.
Sie berücksichtigt u. a. auch eine Ausführung gem. Fig. 2, bei der 2 Misch- und
Fördereinrichtungen vorgesehen sind. In der ersten Misch- und Fördereinrichtung 27
wird der heiße Sand befeuchtet und homogenisiert und gelangt so durch die Zwei-
Kammer-Schleuse 3 in die zweite Misch- und Fördereinrichtung 28, die in der
vorbeschriebenen Weise ständig unter Vacuum steht. Die Verdampfungswärme wird
in der beschriebenen Weise dem Kondensator 15 zugeführt, das Kondenswasser im
Kühler rückgekühlt und wiederverwendet.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich aus durch
- 1. bedarfsgerechte Befeuchtung
- 2. intensives Homogenisieren des ungleichmäßig erhitzten Sandes mit dem Wasser
- 3. geringes Totvolumen der zu evacuierenden Räume
- 4. geringen Energieverbrauch
- 5. geringen Platzbedarf
- 6. gleichmäßige Temperatur und Restfeuchte des gekühlten Sandes.
Claims (8)
1. Verfahren zum Kühlen und Homogenisieren von Gießereiformsand in einer
kontinuierlich arbeitenden Misch- und Fördereinrichtung 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Misch- und Fördereinrichtung 4 ständig unter Vakuum gehalten
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Ein- und Auslauf
der Misch- und Fördereinrichtung 4 automatisch arbeitende Schleusen 3 bzw. 23
die Aufrechterhaltung des Unterdrucks gewährleisten, der von der Vacuum
pumpe 16 erzeugt wird.
3. Verfahren nach 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserzufuhr durch
Temperatursonden 10 und Feuchtigkeitssonden 11 über einen Rechner geregelt
wird und damit gleichmäßige Temperatur- und Restfeuchte gewährleistet
4. Verfahren nach 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserdampf im
Kondensator 15 wieder zu Wasser 17 kondensiert und dieses Wasser
rückgekühlt und wieder zur Befeuchtung des Sandes verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß 2 Misch- und
Fördereinrichtungen im Einsatz sind, wobei die erste nur der Befeuchtung und
Homogenisierung dient und eine zweite ständig unter Vacuum steht und aus der
die Verdampfungswärme abgeführt wird.
6. Vorrichtung zum Kühlen und Homogenisieren von Gießereiformsand in einer
kontinuierlich arbeitenden Misch- und Fördereinrichtung 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß 2 Zwei-Kammer-Schleusen 3+23 mit je 1 Umschaltklappe 3.1/
23.1 und je 2 Auslaufklappen 3.6, 3.7 bzw. 23.6/23.7 vorgesehen sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Füllstandssonden
3.4/3.5 bzw. 23.4/23.5 vorgesehen sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Druckausgleich
ventile 25/25.1 und 26/26.1 vorgesehen sind.
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