DE2236200B2

DE2236200B2 - Gießereimischmaschine zum Mischen eines körnigen oder pulverförmigen Formmaterials mit flüssigem Binder

Info

Publication number: DE2236200B2
Application number: DE2236200A
Authority: DE
Inventors: Edward John Cleveland Ohio Rebish (V.St.A.)
Original assignee: Acme Cleveland Corp
Current assignee: Acme Cleveland Corp
Priority date: 1971-12-27
Filing date: 1972-07-24
Publication date: 1975-03-27
Also published as: NL7206565A; GB1385386A; BG26803A3; BE793188A; PL85392B1; ZA723192B; DE2236200C3; NO134607C; DD100172A5; US3773299A; FR2165839B1; ES403770A1; NL153107B; HU169956B; AU4238272A; JPS4878028A; FR2165839A1; CH557208A; DK130167C; JPS5133505B2

Description

11. Maschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (121 bis 124) an in axialem Abstand voneinander liegenden Stellen angeordnet sind.

12. Maschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorsprung eine Scheibe (130) aufweist, die an der Rotorwelle (34) in dem Rotorbehälter (15£) zur Drehachse in einem spitzen Winkel angeordnet ist.

13. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine Schiebereinrichtung (29, 30) für die ringförmige Abgabeöffnung (26), um diese zu öffnen und zu schließen.

14. Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die die Binderkomponenten zu der Rotoreinrichtung fördernden Einrichtungen einen ersten und einen zweiten Behälter (61, 62), eine erste und eine zweite Pumpeinrichtung (31, 32), eine erste und eine zweite Ventileinrichtung (41, 42) und eine Verbindungsleitung (37, 3f* bzw. 38, 40) aufweisen, welche den Behälter, die Pumpeinrichtung und die Ventileinrichtung für jede der Binderkomponenten miteinander verbindet.

15. Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Ventileinrichtungen eine betätigte und eine nicht betätigte Stellung aufweist, und daß die erste und die zweite Pumpeinrichtung die erste bzw. die zweite Binderkomponente zwischen der ersten bzw. der zweiten ^vcnMleinrichtung und dem ersten bzw. zweiten Behälter umlaufen läßt, wenn die betreffende Ventileinrichtung sich in der nicht betätigten Stellung befindet, und daß die erste und die zweite Pumpeinrichtung die betreffende Binderkomponente zu der Rotoreinrichtung pumpt, wenn die betreffende Ventileinrichtung sich in der betätigten Stellung befindet.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gießereimischmaschine zum Mischen eines körnigen oder pulverformigen Formmaterials mit flüssigem Binder, mit einer Rotoreinrichtung und einer Führungseinrichtung, welche ein freies Fallen des Forrnmaterials derart hervorruft, daß das Formmaterial die Rotoreinrichtung im wesentlichen umhüllt, wobei die Ro'oreinrichtung den ihr mittels einer Binderfördereinriciitung zugeführten Binder in Richtung gegen das Formmaterial zerteilt.

Bei einer bekannten Maschine dieser Art (GB-PS 10 34 114) ist die Führungseinrichtung als Spreizkegel ausgebildet, von welchem das Formmaterial vorhangartig herabfällt, und die Rotoreinrichtung weist eine flache Scheibe auf, von deren waagerechter Fläche flüssiger Binder zufolge der Zentrifugalkraft abgeschleudert wird. Gleichzeitig wird Bindermaterial auch von Stellen außerhalb des vorhangartig herabfallenden Formmaterials gegen dieses gesprüht. Bei dieser bekannten Ausführung ist die verwendete Bindermenge größer als die Menge, die bei besserem Mischungswirkungsgrad benötigt würde. Weiterhin wird der Binder von der Rotorscheibe in vergleichsweise großen Tropfen abgeschleudert, wodurch ein zufriedenstellendes und gleichmäßiges Überziehen des herabfallenden Formmaterials nicht erhalten werden kann. Außerdem wird insbesondere das im Inneren des vorhangseitig herabfallenden Forrnmaterials befindliche Material nicht zufriedenstellend mit Binder überzogen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Maschine der einleitend genannten Art so auszuführen, daß ein einwandfreies und vollständiges Mischen von Formmaterial und Binder erhalten wird. Gelöst wird diese Aufgabe gemaß der Erfindung dadurch, daß die Rotoreinrichtung als oben offener Behälter mit perforierten Seitenwänden ausgebildet ist.

Bei einer solchen Ausführung liegt der flüssige Bin-

der als ein dünner Film an der Innenfläche der aufrecht siehenden Seitenwand des Rotors an und wird durch die Zentrifugalkraft zusammen mit Luft, die gleichfalls durch die in der Seitenwand befindlichen Perforationen hindurchgepumpt wird, zu einem feinen Nebel zerteilt, der das herabfa'iende Formmaterial vollständig durchdringt, so daß ein vollständiges Mischen erhalten wird.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen unter Schutz gestellt.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

F i g. t gibt eine vereinfachte Ausführungsform der Erfindung wieder, wobei eine senkrechte Schnittansicht eines- Gießereimaschine zum Mischen einer Formmaterialkomponente und einer Binderkomponente dargestellt ist;

F i g. 2 ist eine senkrechte Schnittansicht einer abgewandelten Ausführungstorm der Rotoreinrichtung, die mit der Erfindung gemäß den F i g. 1 und 4 verwendet werden kann;

F i g. 3 ist eine senkrechte Schnittansicht einer weiteren Änderung der Rühreinrichtung, die zur Verwendung mit den Ausführungsformen der Erfindung gemäß den F i g. 1 und 4 geeignet ist;

Fig.4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, und zwar im senkrechten Schnitt einer Gießereimaschine;

F i g. 5 ist eine isometrische Ansicht einer Abwandlung der Rotoreinrichtung, die mit der Erfindung gemäß den F i g. 1 und 4 verwendet werden kann;

F i g. 6 ist eine isometrische Ansicht einer Abwandlung der Rotoreinrichtung, die mit der Erfindung gemäß den F i g. 1 und 4 verwendet werden kann.

F ι g. 1 zeigt eine vereinfachte Ausführungsform einer Gießereimaschine zum Mischen einer Formmaterialkomponente und einer ersten und einer zweiten Binderkomponente 61 bzw. 62. und die Vorrichtung umfaßt eine Abgabeeinrichtung für die Formmaterialkomponente 14, die allgemein mit 10 bezeichnet ist, eine ersie Mischeinrichtung 11 zum Mischen zweier der Komponenten und eine zweite Mischeinrichtung 12 zum Mischen einer dritten Komponente mit den obengenannten zwei Komponenten. Die Abgabeeinrichtung 10 umfaßt ein Gehäuse 24 und eine Fläche 25, die relativ zu dem Gehäuse 24 gebildet ist, um einen Kanal 28 dazwischen zu bilden. F i g. I zeigt, daß der Kanal 28 zur Hälfte von der Formmaterialkomponente 14 eingenommen wird. Die Formmaterialkomponen'e 14 ist als Sand dargestellt, jedoch kann sie irgendein Material sein, welches zum Bliden von Formen oder Kernen in einem Gießereiverfaiiren geeignet ist. Der Kanal 28 umfaßt weiterhin eine Abgabeöffnung 26 für die Abgabe der Formmaterialkomponente 14. Eine Beschikkungsöffnung ?,7 ist an einem Ende des allgemein senkrechten Kanals 28 vorgesehen, um die Formmaterialkomponente 14 in die Abgabeeinrichtung 10 einzugeben. Die Abgabeöffnung 26 ist im wesentlichen ringförmig um eine Symmetrieachse 36 des Gehäuses 24 dargestellt, und sie weist eine Schiebeeinrichtung 29 auf, um die Abgabeöffnung 26 zu öffnen und zu schließen. Eine Betätigungseinrichtung 30, die an dem Gehäuse 24 befestigt ist, bewegt die Schiebeeinrichtung 29, um die Abgabeöffnung 26 auf Befehl einer Bedienungsperson zu schließen oder zu öffnen.

Die erste Mischeinrichtung 11 umfaßt eine Rotoreinrichtung 15, die umer der Abgabecinrichtung 10 an einer im wesentlichen senkrechten Welle 34 angebracht ist und von ^iner Motoreinrichtung 35 gedreht wird. Die erste Mischeinrichtung 11 umfaßt weiterhin Einrichtungen 18 und 19, welche cJiu erste Binderkomponente 61 bzw. die zweite Binderkomponente 62 zu der Rühreinrichtung 15 richten, damit sie von dieser verteilt werden. Die Richteinrichtungen 18, 19 umfassen einen ersten bzw. einen zweiten Behälter 21 bzw. 22, die mittels Leitungen oder Verbindungseinrichtungen 37 bzw. 38, 39 bzw. 40 mit einer ersten bzw. einer zweiten Pumpeinrichtung 31 bzw. 32 und mit einer ersten bzw. einer zweiten Ventileinrichtung 41 bzw. 42 für die erste bzw. die zweite Binderkomponente 61 bzw. 62 verbunden sind. Jede Ventileinrichtung 41 und 42 hat eine betätigte und eine nicht betätigte Stellung. Die Ventileinrichtungen 41 und 42 sind als Dreiwegeventileinrichtungen in der betätigten Stellung dargestellt Ein erstes Rohr 51 und ein zweites Rohr 52 richtet die erste bzw. zweite Binderkomponente 61 bzw. 62 zu der Rotoreinrichtung 15.

Die zweite Mischeinrichtung 12 umfaßt eine Richt-

ao einrichtung 45, welche die Formmaterialkomponente 14, d^;e aus der Abgabeeinrichtung 10 austritt, derart richtet, daß sie im wesentlich'. - die Rotoreinrichtung 15 umhüllt. Die Richteinrichtung 45 richtet die Formmaterialkomponente 14, die gemäß der Darstellung aus der

as Abgabeöffnung 26 unter der Wirkung der Schwerkraft herabfällt, derart, daß sie nahe der Rotoreinrichtung 15 vorbeigeht, so daß sie mit den Binderkomponenten 61, 62 gemischt wird, die von der Rotoreinrichtung 15 verteilt werden. Das Fallen der Formmaterialkomponente 14 ist nicht durch Gleiten an irgendeiner benachbarten Fläche behindert oder begrenzt. Auf diese Weise kann die Formmaterialkomponente 14 unter der Wirkung der Schwerkraft frei fallen. Bei bekannten Mischmaschinen fließt allgemein die Materialkomponente während des Mischverfahrens an einer schrägen Fläche nach unten. Dies bewirkt ein Anhäufen oder Packen der Materialkomponente, welches das Eindringen der Überzugskomponente und das Mischen behindert. Dies bewirkt weiterhin turbulentes Fließen md Aufbau des Materials der Materialkomponente an der schrägen Fläche. Die Richteinrichtung 45 richtet weiterhin die Formmaterialkomponente 14 derart, daß nach dem Vorbeigang an der Rotoreinrichtung 15 die Formmaterialkomponenle 14 konvergiert.

Die Richteinrichtung 45 ist an einem Lagerarm 46 angebracht, die einen Schlitz 47 hat und an dem Gehäuse 24 mittels Bolzen 48 befestigt ist. Der Schlitz 47 in dem Lagerarm 46 ermöglicht senkrechte Bewegung der Richteinrichtung 45, wie es in F i g. 1 durch der Pfeil dargestellt ist, um die Konvergenz der Formmaterialkomponente 14 zu ändern. Eine Abschirmung 54 verhindert, daß irgendwelches Material der von dei Rotoreinrichtung 15 verteilten oder zerteilten Binder komponenten 61, 62 aus dem unmittelbaren Bereich der Gießereimischmaschine austritt.

Die Ansführungsform gemäß F i g. 1 arbeitet in dei folgenden Weise. Die beiden Binderkomponenten 61 und 62 eines Mehrkomponentenbinders werden in dei beiden Behältern 21, 22 gelagert. Die Formmaterial komponente 14 wird in den Kanal 28 der Abgabeein richtung 10 eingegeben, und zwar durch die Beschik kungsöffnung 27 hindurch. Diese Beschickung kam entweder e^:ne kontinuierliche Beschickung sein, ode der Kanal 28 kann eine ausreichende Größe haben, s( daß er für eine gegebene Mischanwendung eine genü gende Menge an Formmaterialkomponente 14 aufneh men kann. Die Schiebeeinrichtung 29 kann durch dl Betätigungseinrichtung 30 in geschlossener Stelluni

gehalten werden, um das Einfüllen der Formmaterialkomponente 14 zu ermöglichen. Die beiden Ventileinrichtungen 41 und 42 sind durch Drehen der Ventileinrichtung um 90° in Richtung des betreffenden benachbarten Pfeiles in die nicht betätigte Stellung gebracht. Wenn die beiden Pumpeinrichtungen 31 und 32 erregt sind, läßt die erste Pumpeinrichtung 31 die erste Binderkomponente 61 aus dem Behälter 21 über die Verbindungseinrichtung 37 zu der ersten Ventileinrichtung 41 und zurück durch die Verbindungseinrichtung 39 zu dem ersten Behälter 21 umlaufen. Die zweite Binderkomponente 62 wird von dem zweiten Behälter 22 mittels der zweiten Pumpeinrichtung 32 über die Verbindungseinrichtung 38 zu der Ventileinrichtung 42 gepumpt und kehrt über die Verbindungseinrichtung 40 zu dem zweiten Behälter 22 zurück. Dieser Materialumlauf gewährleistet, daß eine frische Zufuhr von unter Druck stehender Binderkomponente zu jedwedem Zeitpunkt an der ersten und der zweiten Ventileinrichtung 41 und 42 verfügbar ist. Dieses Umlaufen verhindert weiterhin irgendwelches vorzeitiges Härten, welches in der Verbindungseinrichtung, der Pumpeinrichtung oder der Ventileinrichtung stattfinden kann. Wenn die Motoreinrichtung 35 erregt ist, drehen sich die Welle 34 und die Rotoreinrichtung 15 mit sehr hoher Geschwindigkeit. Typisch kann diese Drehgeschwindigkeit zwischen 5000 und J5 000 Umdrehungen je Minute liegen. Wenn die Rotoreinrichtung 15 eine geeignete Drehgeschwindigkeit erreicht hat, werden die beiden Ventileinrichjungen 41 und 42 in die dargestellte betätigte Stellung gebracht, und zwar durch eine Bedienungsperson. Dies ermöglicht, daß die beiden Pumpeinrichtungen 31 und 32 die beiden Binderkomponenten 61 und 62 von dem ersten bzw. dem zweiten Behälter 21 bzw. 22 durch das erste bzw. das zweite Rohr 51 bzw. 52 in die Rotoreinrichtung 15 pumpen.

Die Rotoreinrichtung 15 umfaßt eine erste Rotorflächeneinrichtung 65. die eine Rotoröffnungseinrichtung 60 aufweist. Die Rotoröffnungseinrichtung 60 hat eine im wesentlichen vektorielle Dimensionskomponente parallel zu der Achse 36. Die Rotoröffnungseinrichtung 60 ist in Form von senkrechten Schlitzen dargestellt, die relativ zu ihrer Breite eine große Länge haben, jedoch könnte die Rotoröffnungseinrichtung 60 aus einer Reihe kleiner öffnungen gebildet sein, die in Kombination eine öffnung erzeugen, die eine beträchtliche vektorielle Komponente parallel zu der Drehachse 36 der Rotoreinrichtung 15 hat. Die Rotoreinrichtung 15 umfaßt weiterhin eine zweite Rotorflächeneinrichtung 66 mit einer beträchtlichen vektoriellen Komponente, die zu der Achse 36 normal bzw. rechtwinklig verläuft Die Rühreinrichtung 15 gemäß F i g. 1 ist als Behälter dargestellt, in welchem die erste Rotorflächeneinrichtung 65 die Seite des Behälters ist und in welchem die zweite Rotorflächeneinrichtung 66 der Boden des Behälters ist.

Die sich drehende Rotoreinrichtung 15 ist als Rotoreinrichtung mit zwei Höhen dargestellt nämlich mit einer oberen Höhe 57 und einer unteren Höhe 58, die von einer Trenneinrichtung 59 getrennt sind und mittels einer Mutter 69 an der Welle 34 befestigt sind. Die Rotoreinrichtung ist abnehmbar, um Reinigung zu unterstützen und den Einbau von Rotoreinrichtungen verschiedener Gestaltungen zu unterstützen, wie sie in den F i g. 2,3,5 und 6 dargestellt sind. Die Trenneinrichtung 59 ist ebenfalls eine Rotorfläche mit einer beträchtlichen vektoriellen Komponente normal bzw. rechtwinklig zu der Achse der Welle 34, und sie ist als solche ein Teil der zweiten Rotorflächeneinrichtung 66. Die erste Binderkomponente 61 wird von dem Rohr 511 für die erste Komponente zu der oberen Höhe bzw. zu dem oberen Niveau 57 gerichtet, wohingegen die zweite Binderkomponente 62 von dem Rohr 52 für die zweite Komponente zu der unteren Höhe bzw. zu dem unleren Niveau 58 gerichtet wird. Die Drehung der Rotoreinrichtung 15 erzeugt eine Zentrifugalkraft, mittels welcher die beiden Binderkomponenten 61 und 62, die ίο sich an der ersten Rotorflächeneinrichtung 65 befinden, zu einem großen Teil der Fläche der Rotoröffnungüeinrichtung 60 bewegt werden. Die Binderkomponenten 61, 62 überdecken einen großen Teil der Fläche der Rotoröffnungseinrichtung 60 und werden durch die

»5 Wirkung der Zentrifugalkraft weggeschleudert. Auf diese Weise zwingt die Drehung der Rotoreiinrichtung 15 die beiden Binderkomponenten 61 und 62 durch die Rotoröffnungseinrichtung 60 hindurch, so daG. sie nahe der Rühreinrichtung 15 zerteilt oder atomisiert bzw. ao zerstäubt werden. Die erste Binderkomponente 61 wird zerteilt, wie es durch die mit 61 bezeichneten F'feile angedeutet ist, wohingegen die zweite Binderkomponente 62 zerteilt wird, wie es durch die mit 62 bezeichneten Pfeile angegeben ist. Wenn der Zerstäubungüvor-

»5 gang durch die Rotoreinrichtung 15 hervorgerufen wird, öf^fret die Bedienungsperson die Schiebeeinrichtung 29, um zu bewirken, daß die von der Richteinrichtung 45 gerichtete Formmaterialkomponente 14 nahe der sich drehenden Rotoreinrichtung 15 vorbeilließt.

Wenn die Formmaterialkomponente 14 an der Rotoreinrichtung 15 vorbeigeht, mischt die erste Mischeinrichtung 11 die erste Binderkomponente 61 mit der Formmaterialkomponente 14 an einem mit 71 bezeichneten Bereich, und wenn die Formmaterialkomponente 14 fortfährt, herabzufallen, mischt die zweite Mischeinrichtung 12 das Gemisch aus Formmaterialkomponente 14 und erster Binderkomponente 61 mit der zweiten Binderkomponente 62 an einem mit 72 bezeichneten Bereich. Der Vorgang des Mischens mittels der beiden Mischeinrichtungen 11 und 12 an den Bereichen 71 und 72 findet statt, wenn die Formmaterialkomponente 14 sich in frei fallendem Zustand befindet. Dies ermöglicht ein größeres Eindringen der Binderkomponenten in das herabfallende Material und erzeugt ein vollständiges Mischen. Bei dieser Ausführungsform werden die beiden Binderkomponenten 61 und 62 vor dem Mischen mit der Formmaterialkomponente 14 nicht direkt miteinander gemischt, sondern die Formmateriafkomponente 14 wird mit der ersten Binderkomponente 61 gemischt und danach mit der zweiten Binderkomponentc 62 gemischt. Beispielsweise kann die erste Binderkom ponente 61 ein Harz sein, welches mit der Formmate rialkomponente 14 gemischt wird, und die zweite Bin derkomponente 62 kann ein Katalysator sein, der mi dem Gemisch aus dem Harz und der Formmiiterial komponente 14 gemischt wird, um vorzeitiges Härtei des Dreikomponentengemischs zu verhindern. De vorbeschriebene Mischvorgang kann ein volhtändi| automatischer Vorgang sein, bei welchem die Bedie nungsperson die Maschine lediglich zu starten und an zuhalten braucht

Die F i g. 2. 3, 5 und 6 zeigen abgewandelte Ausfüh rungsformen der Rotoreinrichtung 15, die zur Verwer dung mit der Erfindung gemäß F i g. 1 geeignet sini Die Rotoreinrichtung gemäß den F i g. 1 und 4 kan abgenommen werden durch Entfernen der Mutter © und es kann eine der Rotoreinrichtungen 15/4 oder 15j 15C. 15D und 15£ eingebaut werden. F i g. 2 und 3 ze

gen die Rohre 51 und 52 für die erste und die zweite Binderkomponente und einen Teil der Formmaterialkomponente 14, die nahe der sich drehenden Rotoreinrichtung 15 herabfällt. ]ede der Rotoreinrichtungen gemäß den F i g. 2 und 3 hat eine erste Rotorflächeneinrichtutiig β5, die mit 654 bzw. 65ß bezeichnet ist, und eine zweite Rotorflächeneinrichtung 66, die mit 66/4 bzw. 66ß bezeichnet ist. Die zweite Rotorflächeneinrichtung 664 gemäß F i g. 2 ist als der Boden eines Behälters dargestellt, wobei die erste Rotorflächeneinrichturig 65-4 die Seite des Behälters darstellt. Die zweite Rotorflächencinrichlung 660 gemäß F i g. 3 umfaßt einen Teil 79, der nahe der Oberseite der Rotoreinrichtung 15ß angeordnet ist, zu der die beiden Binderkomponenten 61 und 62 gerichtet werden,

F i g. 2 und 3 zeigen Mittel, mittels denen die beiden Binderkomponenten 61 und 62 zu der ersten Rotorflächeneinrichtung 65/4 bzw. 65ß gerichtet werden. Diese Mittel umfassen das Richten der beiden Binderkomponenten 61 und 62 zu der zweiten Rotorflächeneinrichtung 6i6/4 bzw. 66ß. so daß sie durch die Wirkung der sich drehenden Rotoreinrichtung 15 zu der ersten Rotorflächeneinrichtung 65 bewegt werden. Demgemäß fallen gemäß den F i g. 2 und 3 die beiden Binderkomponenten 61 und 62 zu der zweiten Rotorflächeneinrichtung 66/4 bzw. 66ß. so daß sie von der Wirkung der sich drehenden Rotoreinrichtung 15-4 bzw. 15ß derart bewehr werden, daß sie die erste Rotorflächeneinrichtung 654 bzw. 65ß und einen großen Teil der Fläche der Rotoröffnungseinrichtung 60 überdecken.

Das Richten der Binderkomponenten 61 und 62 zu der ersten Rotorflächeneinrichtung 65 umfaßt auch das Richten der beiden Binderkomponenten 61 und 62 mittels des Rohres 51 bzw. 52 derart, daß sie direkt auf die erste Rotorflächeneinrichtung 65/4 bzw. 65ß fallen oder fließen. In diesem Fall kann der Boden des Behälters wirksam fortgelassen werden, um irgendeinen Aufwärtszug oder Auftrieb zu neutralisieren, der durch in die Rotoreinrichtung 15 strömende Luft erzeugt werden könnte. F.in solcher Aufwärtszug wird hervorgerufen durch ein Teilvakuum, welches in der Rotoreinrichtung 15 erzeugt wird zufolge der Verteilung oder des Auswärtsschiebens der in der Rotoreinrichtung 15 befindlichen Atmosphäre oder Luft durch die Rotoröffnungseinrichtung 60 hindurch.

Bei den Ausführungsformen gemäß den F i g. 2 und 3 mischt die erste Mischeinrichtung 11 die erste Binderkomponente 61 mil der zweiten Binderkomponente 62 in der Rotoreinrichtung 15. Das Gemisch aus den beiden Binderkomponenten 61 und 62 wird dann durch die Rotoröffnungseinrichtung 60 abgegeben für weiteres Mischen der beiden Dispersionen, wobei die zweite Mischeinrichtung 12 die Formmaterialkomponente 14 mit den gemischten Binderkomponenten 61 und 62 an dem mit 82 bezeichneten Bereich mischt.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 mischt die erste Mischeinrichtung 11 die erste Binderkomponente 61 mit der Formmaterialkomponente 14, und die zweite Mischeinrichtung 12 mischt das Gemisch aus der ersten Binderkomponente 61 und der Formmaterialkomponente 14 mit der zweiten Binderkomponente 62. Bei Einbau einer Rotoreinrichlung gemäß den F i g. 2, 3, 4 und 5 wird die Ausführungsform gemäß F i g. 1 derart abgewandelt, daß die erste Mischeinrichtung 11 die beiden Binderkomponenten 61 und 62 mischt, und daß die zweite Mischeinrichtung 12 das Gemisch aus den Binderkomponenten mit der Formmaterialkomponente 14 mischt. Zusätzlich zu diesen beiden Kombinationen der ersten und der zweiten Mischeinrichtung 11 bzw. 12 ist eine dritte Kombination möglich, bei welcher die beiden Binderkomponenten 61 und 62 getrennt dispergiert oder zerteilt werden, wie es in F i g. 1 dargestellt ist, jedoch nahe der Rotoreinrichtung 15 miteinander gemischt werden und als Gemisch abgegeben werden, welches mit der Formmaterialkomponente 14 gemischt wird. Jedes dieser Verfahren zum Mischen ist nützlich zur Aufnahme oder zum Ausgleich von Unterschieden

ίο der physikalischen Charakteristiken der Formmaterialkomponenten und der Binderkomponenten. Jedes dieser Mischverfahren liegt im Rahmen der Erfindung.

Die Rotoröffnungseinrichtung 60 kann kleine Löcher oder Schlitze, wie sie in F i g. 1 dargestellt sind, haben, um die senkrechte Zerteilung der beiden Binderkomponenten 61 und 62 zu erhöhen. Die Schlitze können sehr dünn sein und beispielsweise eine Breite von etwa 0,127 bis etwa 6,35 mm (0,005 bis zu 0,250 Zoll) sowie eine Länge haben, die mit den Seiten der Rotoreinrichtung 15 im Einklang steht. Die Schlitze in der Rotoreinrichtung 15 können im wesentlichen senkrecht verlaufen, oder sie können mit Bezug auf die Drehachse 36 in einem Winkel verlaufen in Abhängigkeit von der besonderen Anwendung und den besonderen verwendeten Materialien. Bei den meisten Anwendungen ist in der Rotoreinrichtung 15 eine Mehrzahl von Schlitzen vorhanden, um zu gewährleisten, daß die Binderkomponenten richtig zu einer feinen Dispersion dispergiert oder zerteilt werden, um vollständiges Mischen zu erzeugen. Die Bewegung der Richteinrichtung 45 ermöglicht es der Bedienungsperson, die Konvergenz oder das Muster der fallenden Formmaterialkomponente 14 nach dem Vorbeigang an der Rotoreinrichtung 15 in gewissem Ausmaß zu ändern. Dies ermöglicht es der Bedienungsperson, einen Formkasten oder einen Kernkasten nach Vorbeigang an der Rotoreinrichtung 15 direkt zu füllen, ohne daß das gemischte Material mittels eines Trichters, einer Tülle oder einer zusätzlichen Ablenkplatte geführt oder gerichtet wird. Die zusätzliche Ablenkplatte verhindert weiterhin, daß das fallende Material sich in tatsächlich frei fallendem Zustand befindet. Der frei fallende Zustand ist erwünscht, da die Menge des fallenden Materials je Einheitsluftraum nahe der Rühreinrichtung 15 verringert ist, so daß ein vollständiges Eindringen und Mischen der bzw. mit den Binderkomponenten ermöglicht ist. Hierdurch wird auch das Problem des Verstopfens in Trichtern od. dgl. beseitigt, welche Formmaterial führen oder richten, nachdem das Formmaterial mit einem Binder gesättigt worden ist. Die Abschirmung 54 verhindert die Verteilung der beiden Binderkomponenten in die unmittelbare Atmosphäre, wenn kein Fluß der Formmaterialkom ponente 14 vorhanden ist. Die Abschirmung 54 stützi die Formmaterialkompoiriente 14 während des Misch Verfahrens nicht ab.

Die bevorzugte Ausführungsform gemäß F i g. * zeigt eine Gießereimaschine zum Mischen der Form materialkomponente 14 und der beiden Binderkompo nenten 61 und 62, und sie stellt eine verfeinerte Ausfüh rung der Gießereimaschine gemäß F i g. 1 dar. Die Ab gabeeinrichtung 10 der Gießereimaschine gemäl F i g.4 ist der Abgabeeinrichtung 10 gemäß F i g. 1 in wesentlichen identisch, und sie umfaßt das Gehäuse 24 die Fläche 25, die Abgabeöffnung 26 und die Schiebe einrichtung 29. Die Betätigungseinrichtung 30 hebt di Schiebeeinrichtung 29 in einer ähnlichen Weise, wie e in F i g. 1 dargestellt ist. Die Gießereimaschine gemäl F i g. 4 umfaßt einen Träger 100. der an dem Gehäus

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24 angebracht ist und eine Schraube 102 aufweist, die mittels einer Handeinstelleinrichtung 104 einstellbar ist. Die Schraube 102 stellt die maximale Bewegungsbahn der Schiebeeinrichtung 29 zur Änderung der Größe der Abgabeöffnung 26 ein.

Ein zweites Gehäuse 85 ist mittels Bolzen 86 und 87 an der Abgabeeinrichtung 10 befestigt. Das Gehäuse 85 umfaßt Luitventile 88 und 89, die mittels eines Rohres 90 bzw. 91 mit einer Luftpumpe 92 verbunden sind. Die Luftverdichtungspumpe 92 ist für Zwecke der Einfachheit innerhalb des Gehäuses 85 dargestellt, jedoch findet sie sich typisch ohne die Gehäuse 24 und 85 der Gießereimaschine. Die Rohre 90 und 91 können zwischen dem Kanal 28 als die Leitungsrohre 37 bis 40 gebildet werden.

Die Gießereimaschine gemäß Fig.4 umfaßt ebenfalls eine Richteinrichtung, welche eine erste Richteinrichtung 45/1 und eine zweite Richteinrichtung 45fl aufweist. Die erste Richteinrichtung 45Λ richtet die herabfallende Formmaterialkomponente 14 derart, daß sie in Richtung gegen die Symmetrieachse 36 konvergiert, wohingegegen die zweite Richteinrichtung 45ß bewirkt, daß die Formmaterialkomponente 14 von der Symmetrieachse 36 geringfügig divergiert, um an den Mischstellen 82 in im wesentlichen senkrechter Richtung frei zu fallen. Die erste Richteinrichtung 454 bildet einen Winkel relativ zu der Achse 36 eines Wertes zwischen 20 und 60°, wohingegen die zweite Richteinrichtung 45ß einen Winkel relativ zu der Achse 36 mit einer Größe zwischen 5 bis 15° bildet. Durchgeführte Untersuchungen zeigen, daß ein Winkel von 40° für die erste Richteinrichtung 45A und ein Winkel von 10° für die zweite Richteinrichtung 45Ö für die meisten Formmaterialkomponenten das Optimum darstellen. Es ist weiterhin gefunden worden, daß eine Rotoreinrichtung mit einem Durchmesser zwischen 5,08 und etwa 15,2 cm und mit einer Flächengeschwindigkeit im Bereich von etwa 1000 bis 5300 Meter je Minute wirksam ist.

Eine Abschirmung 544 ist an der Richteinrichtung A5A angebracht, und sie umfaßt eine dritte Richteinrichtung 54ß, um die Formmaterialkomponente 14 so zu richten, daß sie zu der Symmetrieachse 36 konvergiert. Ein Austrittskegel 95 ist von einem Träger 97 nach unten hängend abgestützt, und der Träger 97 ist mit der dritten Richteinrichtung 54ß verbunden, um an der Basis der dritten Richteinrichtung 545 eine ringförmige Öffnung zu erzeugen. Eine Schwingeinrichtung 107 ist mittels Verbindungsteilen 111 an einem Träger ItO angeschlossen, der relativ zu dem Gehäuse 24 fest angeordnet ist. Die Schwing- oder Vibriereinrichtung 107 ist an einen Verbindungsteil 108 angeschlossen, um die dritte Richteinrichtung 54# zu schwingen oder vibrieren zu lassen.

Die Rotoreinrichtung 15C ist mittels der Mutter 69 an der Welle 54 angebracht. Die Rotoreinrichtung 15C umfaßt eine erste Rotorflächeneinrichtung 65C und eine zweite Rotorflächeneinrichtung 66C. Die erste Rotorflächeneinrichtung 65C enthält eine Rotoröffnungseinrichtung 60. die als eine Reihe von Löchern in der ersten Rotorflächeneinrichtung 65C dargestellt ist, die eine beträchtliche vektorielle Komponente parallel zu der Achse 36 haben. Die beiden Binderkomponenten 61 und 62 werden von der ersten Mischeinrichtung 11 in der Rotoreinrichtung 15C gemischt und durch die Rotoröffnungseinrichtung 60 hindurch dispergiert. um an den Mischstellen 82 mit der Formmaterialkomponente 14 gemischt zu werden. Die Arbeitsweise der Rotoreinrichtung 15C ist der Arbeitsweise der Ausführung gemäß F i ι. 2 ähnlich, ledoch kann irgendeine der Rotoreinrichtungen gemäß den F i g. I bis 3 bei der Ausführungsform gemäß F i g. 4 verwendet werden.

Die in F i g. 4 gezeigte bevorzugte Ausführungsform hat viele Vorteile gegenüber den vereinfachten Ausführungsformen gemäß F i g. I. Bei der bevorzugten Ausführungsform kann eine Vielzahl verschiedener Materialien verwendet werden, die in einer Gießerei bei der

ίο Formherstellung oder Kernherstellung verwendet werden. Beispielsweise können Viskositälsbereiche von Binderkomponenten zwischen 0.8 und 6,0 der Stockeschen Skala angetroffen werden. Zusätzlich kann ein weiter Bereich von Partikelgrößen bei der Formmatcrialkomponente 14 bei der Ausführungslorm gemäß F i g. 4 verwendet werden.

Fig.4 zeigt das Mischen einer c^rsten und einer zweiten Binderkomponente 61 bzw. 62 mit einer Formmaterialkomponente 14, die eine sehr kleine Partikelgröße hat. Die Tatsache, daß die Formmaterialkomponente 14 eine kleine Partikelgröße hat, ist durch die Tatsache besonders hervorgehoben, daß der Strom der herabfallenden Formmaterialkomponentc an den Stellen 82 divergiert zufolge des Auftreffens der beiden Binderkomponenten 61 und 62 auf die herabfallende Formmaterialkoniponente 14. Das Mischen einer Formmatcrialkomponente 14 mit kleiner Partikelgröße erfordert, daß die dritte Richteinrichtung 54£? die herabfallende Formmaterialkomponente so richtet, daß sie gegen die Symmetrieachse 36 konvergiert. Jedoch wird das Mischen ausgeführt, wenn die Formmaicrialkomponente 14 frei fällt. Der Austrittskegel 95 verhindert, daß irgendein Teil der Formmaterialkomponente 14. der nicht mit den Binderkomponenten 61 und 62 überzogen worden ist, austritt, ohne in dem Strom der Formmaterialkomponente 14 enthalten zu sein. Irgendwelche Partikeln, die nicht überzogen werden, treffen auf den Austrittskegel 95 auf und fallen in den Strom der Formmaterialkomponente 14 '.nd werden dadurch gemischt. Die Abschirmung 54.4 und die dritte Richteinrichtung 54ß zusätzlich zu dem Austrittskegel 95 können mit glatter Oberfläche versehen oder mit einem entsprechenden glatten Überzug versehen sein, um zu verhindern, daß die Formmaterialkomponente

14 und die beiden Binderkomponenten 61 und 62, die miteinander gemischt sind, daran anhaften. Dies kann auch erreicht werden, indem diese Flächen 54A 54fi und 95 mit einer wegwerfbaren Auskleidung versehen oder überzogen werden. Die Abschirmung 54Λ ist gemaß der Darstellung mit einer wegwerfbaren Auskleidung 54 überzogen, um schnelles Reinigen zu ermöglichen. Die Schwingeinrichtung 107 ruft Schwingungen der dritten Richteinrichtung 54ß hervor, um zu verhindern, daß das Formmaterial und die Binderkomponenten, die miteinander gemischt sind, an der dritten Richteinrichtung 54S anhaften.

Die Luftstrahleinrichtungen 83 und 84 geben eine Unterstützung dahingehend, daß während der anfänglichen Stufe und der Endstufe eines gegebenen Misch-Vorganges ein gleichmäßiges Mischen der Komponenten gewährleistet ist. Beispielsweise sei angenommen daß die Schiebeeinrichtung 29 geschlossen ist, die Rotoreinrichtung 15C sich dreht und die beiden Binderkomponenten 61, 62 in die Rotoreinrichtung 15C ge-

pumpt werden. Vor dem öffnen der Schiebeeinrichtung 29 werden Luftstrahlen, die durch die Luftstrahleinrichtungen 88 und 89 gesteuert werden, während einer Zeitdauer zwischen einem Bruchteil einer Sekunde und

mehreren Sekunden erregt oder erzeugt, um nahe der Rühreinrichtung 15C ein Teilvakuum zu erzeugen. Wenn die Schiebeeinrichtung 29 durch die Betätigungseinrichtung 30 geöffnet wird, beginnt der Fluß der Formmaterialkomponente 14 nicht unmittelbar, sondern beginnt al? kleine Menge, wobei der Fluß sich zu einem Strom vergrößert in Übereinstimmung mit der Art und Weise, in welcher die Schiebeeinrichtung 29 die Abgabeöffnungen 26 öffnet. Während der Zeitperiode, während welcher eine kleine Menge der Formmaterialkomponente 14 herabfällt, bewirken die Luftstrahlen 83 und 84, daß die Formmaterialkomponente nahe der Rotoreinrichtung 15C wie die in Fig. 4 gezeigten Ströme herabfällt. Dieses Teilvakuum wird aufrechterhalten, nachdem der Strom der Formmaterialkomponente 14 durch Wirkung der Rotoreinrichtung 15C hervorgerufen ist. Nach Schließen der Abgabeöffnungseinrichtung 26 mittels der Schiebeeinrichtung 29 wird der S'rom der Formmaterialkomponente wiederum verkleinert. Die Luftstrahleinrichtungen 83 und 84 werden wiederum erregt, um das Teilvakuum aufrechtzuerhalten, wodurch bewirkt wird, daß der beträchtlich verringerte Strom in einer Art und Weise gemischt wird, die der Art und Weise des Mischens des hervorgerufenen Stromes ähnlich ist. Auf diese Weise gewährleisten die Luftstrahleinrichtungen 83 und 84, daß der Anfangsstrom oder Anfangsfluß und der Endstrom oder Endfluß der Formmaterialkomponente 14 so gleichmäßig gemischt wird, wie der dazwischenliegende Fluß oder Strom.

F i g. 5 zeigt eine Rotoreinrichtung 15D, die mit der Welle 34 verbunden ist und die mit der Gießereimaschine gemäß den F i g. 1 und 4 verwendet werden kann. Die Roioreinrichtung 15D umfaßt eine erste Rotorflächeneinrichtung 65D und eine zweite Rotorflächeneinrichtung 66D. Die erste Rotorflächeneinrichtung 65D umfaßt eine Rotoröffnungseinrichtung 60, die in Form von Löchern dargestellt ist, die in die erste Rotorflächeneinrichtung 65D gebohrt sind. Diese Löcher können typisch einen Durchmesser von 0.0254 cm bis etwa 1,52 mm (0,010 bis 0,060 Zoll) haben und in einem Abstand von 1 bis 6° voneinander liegen.

Die zweite Rotorflächeneinrichtung 66D umfaßt die Bodenfläche der Rotoreinrichtung und eine Mehrzahl von Vorsprüngen 121 bis 124, die sich von der Drehachse, welche die Welle 34 ist, rechtwinklig erstrecken. Die Vorsprünge 121 bis 124 verteilen die beiden Binderkomponenten 61 und 62, die aus dem Rohr 51 bzw. 52 austreten, über die gesamte erste Rotorflächeneinrichtung 65D, um eine gleichmäßige senkrechte Dispersion oder Verteilung zu erhalten.

F ig.6 zeigt eine Rotoreinrichtung 15E. die in ihrer Ausführung der Rotoreinrichtung gemäß F i g. 5 ähnlich ist. Die Rotoreinrichtung 15E umfaßt eine erste Rotorflächeneinrichtung 65£f und eine zweite Rotorflächeneinrichtung 66E Die erste Rotorflächeneinrichtung 65Eumfaßt eine Rotoröffnungseinrichtung 60, und die zweite Rotorflächeneinrichtung 66E umfaßt den Boden der Rotoreinrichtung 15Eund einen inneren Rotorvorsprung 130. Der innere Rotorflächenvorsprung 130 bildet einen spitzen Winkel mit der Drehachse und dreht sich mit der Welle 34, um gleichmäßige Verteilung der beiden Binderkomponenten 61 und 62 über die erste Rotorflächeneinrichtung 65E zu unterstützen. Die Rotoreinrichtungen 15D und 15E, die in den F i g. 5 und 6 dargestellt sind, können mit den Gießereimaschinen verwendet werden, die in den F i g. 1 und 4 dargestellt sind.

Die bevorzugte Ausführungsforr.i gemäß F i g. 4 zeigt eine Gießereimischmaschine, mittels welcher eine große Vielzahl von Formmaterialkomponenten und Binderkomponenten gehandhabt werden kanr Das zweite Gehäuse 85 erzeugt wirksam eine kleinere ringförmige Öffnung zwischen der Richteinrichtung 45.4 und 455, um einen fallenden Vorhang der Formmaterialkomponente 14 einer gegebenen Dicke mit beträchtlich verringerter Fließgeschwindigkeit zu erzeugen. Die Menge an Formmaterialkomponente 14, dit je Zeiteinheit bei einer gegebenen Vorhangdickt fließt, ist eine Funktion des Radius des Vorhanges von der Achse 36. Die Richteinrichtungen 45Λ und 45B verringern den Durchmesser der fallenden Formmaterialkomponente 14 beträchtlich, um eine Angleichung an niedrigere Fließgeschwindigkeiten der Formmaterialkomponente 14 zu schaffen. Zusätzlich richtet die dritte Richteinrichtung 54ßdie Formmaterialkomponente derart konvergierend, daß sie direkt in einen Formkasten oder einen Kernkasten gefüllt werden kann.

Durchgeführte Untersuchungen haben gezeigt, daß das Gemisch aus Formmaterialkomponente 14 und Binderkomponenten 61 und 62 größere Flockigkeit hat als ein ähnliches Gemisch, welches mittels bekannten Mischverfahren erhalten ist. Formmaterialkomponenten und Binderkomponenten, die gemäß der Erfindung gemischt sind, haben bis zu 18% geringeres Gewicht je Volumeneinheit als ähnliche Materialien, die mittels bekannten Verfahren gemischt sind. Die geringere Dichte ermöglicht leichteres Fließen des Gemischs und ermöglicht die Herstellung genauerer Formen und Kernformen. Das Mischverfahren gemäß der Erfindung führt nicht zu einer Beschädigung der Formmaterialkomponentc durch Schleifen und Aufbrechen des Materials, wie es üblicherweise bei bekannten Verfahren auftritt, die innere Laufräder, Schaufelräder od. dgl. aufweisen. Demgemäß kann die Formmaterialkomoonente wieder verwendet werden durch Wegbrennen oer Binderkomponente, so daß ein wirtschaftlicheres Gießereiverfahren erzeugt ist. Schließlich haben Untersuchungen gezeigt, daß die Mischmaschinen gemäß den F i g. 1 und 4 keinen Unterschied machen zwischen kleinen und großen Partikeln der Formmaterialkomponente, wie -■-. bei bekannten Maschinen auftritt. Dieser Nachteil der bekannten Maschinen führte zu Veränderungen der Festigkeit der Formen und der Kerne, was zu fehlerhaften Gußstücken führen kann, was wiederum zu ernsthaften wirtschaftlichen Verlusten führt.

In einem Gießereiverfahren zur Herstellung von Kernen oder Formen, bei welchem die Erzeugnisse der Gießerei eine begrenzte Auswahl von Formmaterialkomponenten und Binderkomponenten erfordern, isi die Ausführungsform gemäß F i g. 1 geeignet. Jedoch ist in einer Gießerei, in welcher eine Vielzahl vor Formmaterialkomponenten, die stark unterschiedlich« Charakteristiken haben, verwendet werden, die Aus führungsform gemäß F i g. 4 besser geeignet.

Es ist noch zu bemerken, daß der Ausdruck »perfo riert«, wie er hier verwendet ist, auch Schlitzöffnungei gemäß den F i g. 2 und 3 umfaßt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gießereimischmaschine zum Mischen eines körnigen oder pulverförmigen Formmaterials mit flüssigem Binder, mit einer Rotoreinrichtung und einer Führungseinrichtung, welche ein freies Fallen des Fonnmaterials derart hervorruft, daß das Formmaterial die Rotoreinrichtung im wesentlichen umhüllt, wobei die Rotoreinrichtung den ihr mittels einer Binderfördereinrichtung zugeführten Binder in Richtung gegen das Formmaterial zerteilt, d a durch gekennzeichnet, daß die Rotoreinrichtung (15 bzw. 15,4 bzw. 15S bzw. ISCbzw. 15D bzw. I5£) als oben offener Behälter mit perforierten Seitenwänden (65) ausgebildet ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Binderfördereinrichtung (51, 52) eine getrennte Einrichtung für jede zuzuführende Binderkomponente (61 bzw. 62) aufweist

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Binderkomponenten fördernden Einrichtungen Bindermaterial in einen einzigen Rotorbehälter (15/1 bzw. 15ß bzw. 15Cbzw. ISDbzw. 15£) führen.

4. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Binderkomponenten fördernden Einrichtungen die Binderkomponenten in getrennte Rotorbehälter führen, die axial untereinander angeordnet sind (F i g. 1).

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung derart ..uygeführt ist, daß das Formmaterial derart geführt wird, daß es nach dem Vorbeigang an der Rotoreinrichtung konvergiert.

6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung derart ausgeführt ist, daß das Formmaterial vor dem Konvergieren divergiert (F i g. 4).

7. Maschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung derart ausgeführt ist, daß das Formmaterial während der konvergierenden Bewegung mit der senkrechten Drehachse der Rotoreinrichtung einen Winkel zwischen 20 und 60° bildet und daß das Formmaterial danach relativ zu der senkrechten Drehachse in einem Winkel zwischen 5 und 15° divergiert.

8. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennnzeichnet durch eine Vibrationseinrichtung i(107) zum Virbrierenlassen wenigstens eines Teils (54B) der Führungseinrichtung.

9. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch Luftdüsen (88 bzw. 89), mittels denen nahe der Rotoreinrichtung ein Teilvakuum erzeugt werden kann.

10. Maschine nach einem der Ansprüche I bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rotorbehälter ein oder mehrere Vorsprünge (121 bis 124 bzw. 130) vorgesehen sind, die von der Rotorwelle (34) vorstehen.