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Verfahren und Vorrichtung zur Zuführung des Katalysators bei der
Herstellung von Kernen naob dem Oold-box-Verfahren Die Erfindung bezieht sich auf
ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zur Zuführung des Katalysators bei der Herstellung
von Kernen naoh dem Cold-box-Verfabren.
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Bei dem Cold-box-Verfahren handelt es sich um ein Verfahren zur Herstellung
von Kernen für Gießereizwecke, wonach einem Saadgemisoh zwei Komponenten eines Kunstharzsystems
zugesetzt werden, nämlich ein Polyesterharz und ein Isozyanat, die mit dem Formsandgemisch
innig vermizoht werden. aus diesem Sandgemisob werden dann vermittels einer Kernschießmaschine
die Kerne hergestellt und durch anschlie-Bende Zuführung eines Katalysators ausgehärtet.
Der Katalysator, bei dem es sich um Triäthylamin handelt, ist für die
Kernaushärtung,
je für viele Eigenschaften des Kernes, die durch die beabsichtigte Verwendung des
Kernes beeinflußt sind, entschiedend.
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Bislang werden zwei Arten der Zuführung des Katalysators zum kern
verwandt. Einmal wird der Katalysator in einem Katalysatorbehälter abgemessen, unter
Stickstoffdruck gesetzt und durch diesen flüssig in eine Druckluftleitung gedrückt,
die ihn schließlich zum auszuhärtenden Kern transportiert. Die Katalysatormenge,
die Druckluftblaszeit und die Katalysatordosierzeit können dabei durch entsprechende
Zeituhren eingestellt werden.
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Nach dem anderen bekannten Verfahren wird zunächst in einem Raum
ein Katalysatornebel erzeugt, der dann in einen größeren Raum gelangt, @ von dort
mit der Bla@luft über die Blastungsleitungen in den auszuhörtenden Kern zu gelangen.
@@@ds Verfahren als jedoch mit zahlreichen Wängeln behaften die sich insbesondere
in der Güte der herzustellenden Kerne ganz allgemein offenbaren.
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Aus dem eingangs Gesagten ist es ohne weiteres ersichtlich, daß es
für die Qualität der herzustellenden Kerne, die durch ein ausgehärteten Längsharz
gebunden sind, wichtig ist, daß der Katalysator einer ausreichenden Menge derart
in das Stirnfläche mittel gebracht wird, daß überall Polymerisation und damit Aushärtung
des Kernes über den zungen Z@@ @@ moglichkeit in maßig
und schnell
stattfinden kann. Andetetseits aber soll aus wirtschaftlichen Gründen nur gerade
so viel Katalysator zugeführt werden, wie zur Polymerisation notwendig ist, nicht
weniger, aber auch nicht mehr, und außerdem soll bei jedem Zuführungsvorgang, also
bei jeder gernaushärtung, immer die erforderliche Menge zugeführt werden. Ein Uberschuß
an Katalysator ist auch deswegen zu vermeiden, weil der Katalysator einen äußerst
lästigen und die Arbeit beeinträchtigenden Geruch besitzt.
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Das eine bekannte Verfahren, bei welchem der Katalysator in flüssiger
Form unter Stickstoffdruck zugeführt wird, hat den Nachteil, daß die überwiegende
Menge des Katalysators in flüssiger Fortn in den Kernkasten bineingeblasen wird
und dabei an den Verscblußrändern oder über die Absaugleitung wieder austritt und
verlorengeht. Aus diesem Grund ist mit einer reichlichen Katalysatormenge zu arbeiten,
um möglichst alle Teile des Bindemittels im Kernsand zu katalisieren.
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Das andere Verfahren verwendet zwar den Katalysator in Nebelform,
jedoch tritt beim Übergang von einem Raum, in dem der Nebel gebildet wurde, in den
anderen Raum, aus dem er zu dem Kern transportiert wird, eine Vergrößerung der Nebeltropfchen
aus, woauron eine schlechte Verteilung des Katalysatornebels im Kern eintritt und
eine Kondensierung von Katalysator an den Leitungsinnenwänden,
so
daß die dem Kern zugeführte effektive Katalysatormenge stark variiert, einmal zu
hooh ist und einmal zu niedrig, wobei im letzteren Falle insbesondere eine schlechte
Aushärtung des Kernes stattfindet.
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Die vorliegende Erfindung hat sich daber die Aufgabe gesteLlt, ein
Verfahren zur Zuführung des Katalysators bei der Herstellung von Bormkernen nach
dem Cold-box-Verfahren zu schaffen, bei welchem die oben genannten Nachteile nicht
eintreten, darüber hinaus eine extrem kurze Kernaushärtezeit durch eine schnelle
und gute Verteilung des Katalysators im Kern erreicht wird, ein gerhger Verbrauch
an Katalysator sowie eine kostensparende, sicher arbeitende und wenig Wartung erfordernde
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Erreicht wird das erfindungsgemäß dadurch, daß eine Katalysatormenge
durch ein und dasselbe Druckmittel beaufscblagt, transportiert und vernebelt und
der Katalysator in diesem nebelförmigen Zustand anschließend direkt in den auszuhärtenden
Kern transportiert wird.
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Durch dieses Verfahren wird der Katalysator in einer intensiven Nebelform,
die sehr feine Katalysatortröpfchen darstellt, in den Kern gebracht, so daß der
Katalysator in alle Poren des Kernes eindringen kann.
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Durcb die direkte Erzeugung des Katalysatornebels durch das zur Zuführung
des Katalysatornebels dienende Druokmittel
begegnet der leber auf
seinem Weg zum Kern keinen Räumen, in denen Expansion und Kondensation statfinden
kann. Es erfolgt daher auch eine Nebelbildung, die reproduzierbare Ergebnisse erbringt.
Vermieden sind ferner mit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise die Einführung von
flüssigen Katalysatormengen in den Kern, wodurch die oben erwähnten Nachteils entstehen.
Bei dem Druckmittel handelt es sich vorzugsweise um Luft.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der Katalysatornebel
erwärmt und dadurch in einen gasartigen Zustand überführt, so daß eine noch schnellere
und vollkommenere Verteilung des Katalysators innerhalb des auszuhärtenden Kernes
statfindet.
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Zur Durchführung des Verfahrens wird eine Vorrichtung iterwandt'
die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Druckmittelleitung eine Druckluftleitung
ist, in der eine Nebelvorrichtung mit verstellbarer Düse enthalten ist und alle
ßteuerarmaturen vor den katalysatorführenden leitungen liegen.
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In der Druckmittelleitung, in der die Nebelvorrichtung enthalten
ist und in der Umgehungsleitung sind im wesentlichen dieselben Armsturen enthalten,
und zwar jeweils
ein automatisch fernsobaltbares Ventil, ein Druckminderer
und ein Rückschlagventil. Zwischen dem Druckminderer und dem Rückschlagventil liegt
in der Hauptdruckleitung die Nebelvorrichtung. Diese ist über eine Rohrleitung mit
dem Vorratsbehilter für den Katalysator verbunden. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung
der Yorrichtung schließt sich in der zum Kernkasten führenden Druckluft leitung
hinter der Einmündung der Umgehungsleitung in Strömungsrichtung gesehen eine Heizstrecke
an, in der der Katalysatornebel in einen gasartigen Zustand verwandeln wird Die
Heizstrecke ist thermostatisch gesteuert, wobei der Thermostat so eingeregelt ist,
daß eine Erwärmung des Gases auf eine Temperatur im Bereiche von 30 bis 500C erfolgt.
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Die Erfindung wird nun anhand einer einzigen Figur der Zeichnung,
die als Ausübrungsbeispiel ein schematischer Fließbild einer Vorrichtung zur Zuführung
des Eatalysators zum Kern einer Forisohießmaschine gemäß der Erfindung zeigt, näher
erläutert.
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Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist die Vorichtung vorzugsweise
in einer Gehäuse 1 untergebracht und besteht im wesentlichen aus dem Vorratsbehälter
5 für den Katalysator, der über eine Falleitung 5' mit dem Nebler oder der Nebelvorrichtung
6 verbunden ist. Die Nebelvorrichtung 6 ist in einer Druckmittelleitung 6' enthalten.
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Das Druckmittel kann irgendein geeignetes Gas sein, vorzugsweise
ist
es Druckluft. Das Druckmittel wird der Druckmittelleitung 6' von einem geeigneten
Druokmittelvorrat über die Anschlußleitung 10 zugeführt und durohströmt dabei zunächst
ein elektrisch ferngescbaltetes Absperrventil 3 und einen Druckminderer 4, durchströmt
die Nebelvorriobtung 6, ohne dabei durch den Katalysator zu strömen, schließlich
ein Ruckacblagventil 7, um über die Leitung 9 in den Kern zu gelangen. Vorzugsweise
ist im Anschluß an das Rückschlagventil 7 in der Blasleitung 9 eine Heizstrecke
8 enthalten, durch die der Katalysatornebel in einen gasartigen Zustand überführt
wird, in dem er auf eine Temperatur zwischen 30 und 50 0C erwärmt wird. Die Reiz
strecke ist für diesen Zweck thermostatisch gesteuert.
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In Strömungsrichtung vor dem Absperrventil 3 zweigt von der Anschlußleitung
10 eine Umgehungsleitung 11 ab, in der ebenfalls ein elektrisch ferngesteuertes
Absperrventil 2, ein Druckminderer 4a und ein Rückschlagventil 7' angeordnet sind.
Die Umgebungsleitung 11 mündet in die Druokluftleitung 6' in Strömungsrichtung gesehen
binter dem Rückschlagventil 7 bei 12 wieder ein. Der Übersichtlichkeit wegen sind
in dem schematischen Fließbild der Figur elektrische Leitungen, Sicherungen und
Schalter, die zur Betätigung der Ventile usw. erforderlich sind, nicht dargestel!;
da sie an sich bekannt sind und auch keinen Teil der vorliegenden Erfindung darstellen.
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Die Wirkungsweise der oben beschriebenen Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens gestaltet sich folgendermaßen: Angenommen, der Vorratsbehälter 5
ist mit einer bestimmten Menge Katalysator gefüllt, dann wird die Nebelvorrichtung
6 über die Leitung 5' mit einer bestimmten Katalysatormenge, die dem Volumen der
Nebelvorrichtung etwa entspricht, gefüllt. Daraufhin wird über die Druckluftleitung
10 durch Öffnen des Absperrventils 3 über den Druckminderer der Nebelvorrichtung
6 Druckluft zugeführt, die den Katalysator direkt in einen Katalysatornebel verwandelt,
ihn durch das Rückschlagventil 7 gegebenenfalls durch die Heizstrecke 8 in die Blasleitung
9 drückt und von dort in den auszuhärtenden Kern. Wenn die durch zeitliche Schaltung
des Absperrventils 3 dosierte Katalysatormenge vernebelt ist, wird die Druckluftzufuhr
durch das Absperrventil 3 abgesperrt, so daß eine weitere Katalysatornebelzuführung
zum Kern nicht mehr stattfinden kann. Daraufhin wird das Absperrventil 2 in der
UmgehungsLeitung 11 geöffnet, so daß nun reine Druckluft über diese Umgehungsleitung
und über das Rückschlagventil 7' in die BlasLeitung 9 an der Änschlußstelle 12 eintritt
und gegebenenfalls durch die Heizstrecke 8 in den Kern strömt. Auf diese Weise wird
die gegebenenfalls vorhandene überschüssige Katalysatornebelmenge aus dem Kern verdrängt
und in eine geeignete Absaug- oder Absorberanlage gespült.
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Aufgrund des Verfabrens der Zuführung des Katalysators zum Aushärten
des Kernes ist die Ausgestaltung der Vorrichtung besonders vereinfacht. So liegen
beispielsweise keinerlei Absperrorgane in den katalysatornebelfübrenden Rohrleitungen,
wodurch herkömmliche, für Druckluft geeignete und empfohlene Armaturen verwendbar
sind. Da außerdem der gatalysatornebet bei der verfahrensgemäßen Erzeugung nicht
verschiedene Volumen zu durchströmen hat, kann keine Kondensatbildung eintreten.
Außerdem ist die Zuteilung der erforderlioben Katalysatormenge aufgrund des Verfahrens
und der Vorrichtung so genau zu bewerkstelligen, daß nur eine geringe überdosierte
Katalysatormenge beseitigt zu werden braucht, was wiederum die nachzuschaltenden
Qbsaug-oder Absorptionseinriohtungen vereinfacht. Durch die Verwendung der Heizstrecke
und die Überführung des Katalysatornebels in einen gasartigen Zustand, wird der
Katalysator besonders reaktionsfähig, wodurch die Begasungszeit verringert wird.
Vergleichsversuche des erfindungsgemäßen Verfahrens mit hergebraohten Verfahren
ergaben bei der Herstellung von Ansaugkrümmerkernen für VerbrennungskraStmaschinen
folgende MitteLwerte: 1. Reduzierung der Begasungszeiten von 95 Sekunden auf 25
Sekunden.
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2. Reduzierung des Katalysatorverbrauchs (Triäthylamin) um 32 %.
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Bei der Herstellung von Pumpenkernen: 1. Reduzierung der Begasungszeit
von 16 Sekunden auf 5 Sekunden.
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2. Reduzierung des Katalysatorverbrauchs um 24,6 ,.
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Bei der Nebelvorrichtung handelt es sich um eine an sich bekannte
Nebelvorrichtung mit einer versteLlbaren Düse zur Dosierung, wie sie beispielsweise
zur Vernebelung von Schmieröl in Druckluftleitungen für druckluftbetriebene Werkzeuge
verwandt wird.