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Verfahren zum Kühlen von heißen Gußteilen sowie
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Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kühlen von heißen
Gußteilen1 wobei die Gußteile auf einem Förderweg einer Luft- und/oder Wasserkühlung
unterworfen werden.
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Es sind bereit Vorrichtungen zur Gußkühlung bekannt, wobei die Gußstücke
bzw. Gußteile einzeln oder auf kontinuierlich laufenden Plattenbändern mit Luft
und Wasser oder mit einer kombinierten Luft-Wasserkuhlung gekühlt werden. Beispielsweise
ist aus der DT-AS 1 244 821 eine Vorrichtung bekannt, bei welcher scheibenartige
große gegossene Stahlstücke mit Verdickungen in Form eines dicken Nabenteiles für
Waggonwagenräder einzeln eingespannt, von endlos arbeitenden Fördereinrichtung gehalten
und schrittweise zu den beiden einzigen nacheinander wirkenden Kühlvorrichtungen
transportiert werden. Bei dieser Vorrichtung handelt es sich um eine komrlizierte
gebogene Rohrkonstruktion, die auf die betreffende Verdickung des Gußstückes geschwenkt
wird, wenn das Gußstück seine Ruhestellung zur Kühlung eingenommen hat.
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Die Kühlung wird gezielt nur auf dem dicken Nabenteil zunächst mit
Luft und anschließend in einem zweiten Arbeitsgang mit einer kombinierten Luft-Wassersprühkühlung
durchgeführt.
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Ferner ist aus der DE-AS 24 32 765 eine Anlage zum Kühlen von Gußteilen
bekannt, wobei die Gußteile unmittelbar aus der Gußform kommen und regellos auf
Endlosförderbändern durch Kühlzonen laufen und dort von oben mit Luft aus quer zur
Förderrichtung verlaufenden Schlitzdüsen und mit Wasser aus Sprühdüsen gekühlt werden
sollen. Durch die einseitige Richtung der Aufgabe von Luft und Wasser von oben nach
unten verläuft die Abkühlung der aufgeschütteten Gußteile sehr ungleichmäßig. Da
sich die Lage der Gußteile während des Durchlaufes durch die Kühlanlage im wesentlichen
nicht ändert, werden auch nur die nach oben frei liegenden Flächen der Gußteile
von den Kühlmedien erfaßt. Durch die seitliche wieder nach oben gerichtete Abluftströmung
wird ein großer Teil des Kühlmediums absaugt, bevor es die gesamte Schichtdicke
der aufgeschütteten Gußteile durchströmt hat. Im wesentlichen nur die dickeren Wassertropfen
können durchschlagen, perlen aber von den heißen Gußstücken teilweise wieder ab,
sammeln sich in einer unterhalb der Plattenbänder vorgesehenen Wanne iind werden
abgeführt. Nicht am direkten Kühlprozeß beteiligt sind die Unterseiten der oberen
Gußteile und die darunter verdeckt liegenden Gußteile.
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Auch beim Kühlen von Platinen werden kombinierte Luft-Wassersprühabkühlungen
durchgeführt. Nach
der DE-PS 10 10 483 werden gewalzte Platinen
durch Aufspritzen von Wasser auf die Ober- und Unterseite gekühlt. Nur zur Abdichtung
des Kühlraumes wird Luft im Einlauf parallel und nur oberhalb der Platinen und in
einem Abstand dazu eingeblasen und am Auslauf in gleicher Höhe wieder abgezogen.
Die Abdichtung wird durch eine geringe Unterdruckbildung am Ein- und Auslauf erzielt.
Bei dieser Vorrichtung beeinflußt die erforderliche große Luftmenge den Kühlvorgang
sehr nachteilig, denn die ohne Luft strömung erreichbare starke Kühlung durch die
fa senkrecht auftretende Wasserbesprühung wird dadurch erheblich reduziert. Da die
Luft bei den relativ hohen Luftgeschwindigkeiten, die sie braucht um Unterdruck
zu erzielen, die verdüsten Wassermengen seitlich in Förderrichtung abdrängt und
zum Auslauf mitschleppt, wird die Kjhlung wesentlich verschlechtert. Dieses führt
zusätzlich zu einer starken Agglomeration von Wassertröpfchen, die beim Erreichen
der Platinen nur noch eine geringe Kühlwirkung erbringen.
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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die Kühlwirkung
insgesamt wesentlich zu verbessern, dabei jedoch die gesamte Abkühlung mit möglichst
kleinen Temperaturdifferenzen in den Gußteilen durchzuführen, um ein möglichst ausgleichendes
Temperaturverhalten der Gußteile zu erreichen und die gefürchteten inneren Spannungen
in den Gußteilen zu vermeiden.
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Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Luft- und/oder
Wasserabkühlung abwechselnd
von unten nach oben und von oben nach
unten vorgenommen wird.
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Auf diese Weise wird erreicht, daß sich die Richtung der Kühlwirkung
in bezug auf die Gußteile standig ändert bzw. umkehrt. Das bedeutet für die Gußteile,
daß die gesamte Abkühlung mit möglichst kleinen Temperaturdifferenzen in den Gußteilen
erfolgt, denn währendder Abkühlung der einen Seite der Gußteile durch das Kühlmedium
kann sich die andere Seite der Gußteile entspannen. Unabhängig von der Lage der
Gußteile in der Gußteilschüttung stellt sich daher ein stets wechselndes und ausgleichendes
Temperaturverhalten ein. Insgesamt ergibt sich ein großer Wärmeübergang, was eine
hohe spezifische Kühlleistung und somit WirtschaStlichkeit bedeutet.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben
sich aus den Unteransprüchen 2 bis 10.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens nach einem der Verfahrensansprüche, mit einem Förderer, an dessen einem
Ende die zu kühlenden heißen Gußteile aufgegeben und von dessen anderem Ende die
gekühlten Gußteile abgegeben werden, wobei Nittel zum Zuführen von Kühlluft und/oder
Kühlwasser vorgesehen sind.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der
Förderer eine Förderrinne
aufweist, welche an mindestens einer
Stelle im wesentlichen über die Arbeitsbreite der Förderrinne mit einer oder teilweisen
Durchbrechung und/oder Perforation versehen ist, die mit einem Anschluß ftir die
Zuführung von Kühlluft und/oder Kühlluft Wassergemisch ausgestattet ist, daß In
einem oder mehreren Teilbereichen oberhalb des Förderers Ein oder mehrere weitere
Anschlüsse für die Zuführung von Kühlluft und/oder Kühlwasser vorgesehen sird, derart,
daß die Luft und/oder Wasserabkühlung der Gußteile abwechselnd von unten nach oben
und von oben nach unten erfolgt.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben
sich aus den Unteransprüchen 12 bis 30.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Vorrichtungen
im Schema dargestellt, und zwar zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht auf eine Vorrichtung
mit drei Kühl zonen, Fig. 2 ein Diagramm zu Fig. 1, in welchem der Wärmeübergang
und damit die Kühlwirkung in den enzelnen Kühlzonen entsprechend einem sinusartigen
Kurvenverlauf veranschaulicht ist, Fig. 3 eine Seitenansicht auf eine andere Vorrichtung
mit einer größeren Anzahl Kühlzonen, Fig. 4 eine Diagrammdarstellung zu Fig. 3 entsprechend
Fig. 2, wobei jedoch die obere Kurve den Wärmeübergang und die Kühlwirkung bei kombinierter
Luft-Wasserkühlung, di mittlere Kurve den Wärmeübergang mit Luftkühlung ohne Wasserkühlung
und die untere Kurve die
Strömungsrichtung des Kühlmediums in den
einzelnen Zonen veranschaulichen, Fig. 5 eine Einzelheit aus Fig. 1 mit vereinfachter
Darstellung einer Durchbrechu ng in der Förderrinne mit Gitter und einem seitlichen
Anschluß für die Zuführung von Kühlluft, Fig. 6 eine Seitenansicht zu Fig. 5 mit
schräg gestellten Luftleitblechen unterhalb der Durchbrechung der Förderrinne, Fig.
7 eine Seitenansicht zu Fig. 5, jedoch in einer anderen Ausführung, Fig. 8 eine
andere Ausführung eines Anschlusses für die Zuführung von Kühlluft mit oder ohne
Wasserzusats Fig. 9 eine Einzelheit einer Förderrinne, nämlich eine Wasserführungsschiene
an einer Durchbrechung des Bodens der Förderrinne, Fig. 10 eine Seitenansicht zu
Fig. 9 mit Darstellung mehrerer Wasserführungsschienen, Fig. 11 eine Seitenansicht
einer weiteren anders ausgestalteten Vorrichtung mit einer nachgeschalteten Trockenzone,
Fig. 12 eine Seitenansicht auf eine weitere anders ausgestaltete Vorrichtung mit
einem Luft-Wasser-Umlauf und Fig. 13 ein Schema einer weiteren anders ausgestalteten
Vorrichtung.
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Figur 1 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung
zum Kühlen von heißen Gußteilen, wobei die Gußteile in der Zeichnung von links nach
rechts auf einem Förderweg einer Luft- und Wasserabkühlung unterworfen werden, und
zwar wird die Luft- und Wasserabkühlung abwechselnd von unten nach oben und von
oben
nach unten vorgenommen. Bei diesem Ausführungsbeispiel besitzt
die Vorrichtung eine Schwingförderrinne 1 mit einem Schwingungserreger 2, der in
an sich bekannter Weise unter dem Boden der Schwingförderrinne angebracht und wirksam
ist. Die Schwingförderrinne i ist von einer ist Kanalhaube 6 überdeckt. Die Schwingförderrinnermit
Federblöcken 7, 8 auf einem Fundament 9 in Längsrichtung schwingfähig gelagert.
Der Raum zwischen der Schwingförderrinne 1 und der Kanalhaube 6 ist im wesentlichen
in drei Zonen, nämlich die Kühlzonen 3, 4 und 5 unterteilt. An dem einen linken
Ende 10 werden die zu kühlenden heißen Gußteile etwa in Richtung des eingezeichneten
Pfeiles aufgegeben, so daß sie auf der Schwingförderrinne 1 eine Gußteileschüttung
31 bilden, so daß sie durch Wirkung der Schwingförderrinne von dem linken Anfangsende
10 zu dem rechten Abwurfende 11 gefördert werden.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel besitzt die Schwingförderrinne 1 zwei
Durchbrechungen 12 und 13, und zwar einmal etwa im mittleren Bereich der Kühlzone
3 und zum anderen im mittleren Bereich der Kühlzone 5. Die Durchbrechungen 12 und
13 können vorteilhafterweise gemäß Figur 5 mit einem Rost 42 oder sinngemäß auch
mit einem Gitter versehen werden, wobei die Rost- oder Gitterstähe einen kleineren
Abstand voneinander aufweisen als die kleinsten Abmessungen der Gußteile der Gußteilebeschichtung
31 betragen. Die Durchbrechungen 12, -13 sind je mit einem Anschluß 14 bzw. 15 für
die Zuführung von Kühl luft ausgestattet. Jede Durchbrechung erstreckt sich im
wesentlichen
über die Arbeitsbreite der Schwingförderrinne, senkrecht oder in Richtung zur Bildebene
der Figur 1 gesehen. Die beiden Anschlüsse 14 und 15 sind, wie Figur 1 deutlich
veranschaulicht, schräg nach innen gerichtet.
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An die Kühlzonen 3 und 5 ist je eine Kreislaufeitung 16, 17 bzw. 19,
20 mit je einem Ventilator 18 bzw. 21 angeschlossen. Mit den Kreislaufleitungen
sind Abluftleitungen 22, 23 verbunden. Eine Regelung der Menge der Abluft bzw. der
im Kreislauf geführten Kühlluft kann jeweils durch Absperr- oder Regelorgane 24,
25 bestimmt werden. In der mittleren Kühlzone 4 befinden sich Sprühdüsen 26 zum
Einsprühen b'w. Einspritzen von Kühlwasser auf die Gußteileschüttung 31. Die Kühlzonen
3,4 und 5 sind durch Pndelklappen 27 und 28 voneinander getrennt,die an der oberen
Wand der Kanalhaube 6 oder an den Seitenwänden mittels Gelenken 29,30 aufgehängt
sind. Die Pendelklappen erstrecken sich vorteilhafterweise über die Breite der Kanalhaube
6. Vorteilhafterweise sind die Pendelklappen 27, 28 so lang ausgeführt, daß sie
sich bis dicht über die Gußteilebeschichtung 31 erstrecken, so daß sie bei einem
eventuellen Anstoß der Gußteile ausweichen können. Wie Figur 1 ferner schematisch
veranschaulicht, können am unteren Ende der Anschlüsse 14 und 15 Container 32, 33
aufgestellt werden, die ausgewechselt werden können und die insbesondere zum Auffangen
von Formsand und überschüssigem Wasser bestimmt sind ffi ie Luft- und Wasserabkühlung
der Gußteile erfolgt abwechselnd von unten nach oben und von oben nach unten.
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Die Wirkungsweise ist im wesentlichen folgende.
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In der ersten Zone 3 werden die Gußteile durch Beaufschlagung der
Kühlluft durch den Anschluß 14 zunächst von unten nach oben gekühlt. In Figur 2
ist der Wärmeübergang, d.h. das Maß der Kühlung entsprechend der Diagrammachse 35
über dem Förderweg 34 schematisch aufgezeichnet, und zwar steigt die Kiihlung in
der Zone 3 etwa im mittleren Bereich zunächst bis zur Stelle 37 an. Danach verringert
sich der Wärmeübergang im Bereich 38 zunächst, und zwar beim Übergang der Gußteile
von der Zone 3 zur Zone 4. Hier erfolgt nun die Kühlung durch aufgesprühtes oder
aufgespritztes Kühlwasser durch die Sprühdüsen 26 von oben nach unten, womit die
Wärmeübergangs- bzw. Kühlkurve 36 wieder im mittleren Bereich der Zone 4 etwa bis
zur Stelle 39 ansteigt, um beim Übergang der Gußteile von der Zone 4 zur Zone 5
im Bereich des Bezugszeichens 40 wieder abzufalien. Durch die erneute Abkühlung
durch Kühlluft von unten nach oben in der Zone 5 steigt die Kurve wieder bis etwa
zu der Stelle 41 an. Es ergibt sich also eine Wärmeübergangs- bzw. Kühlkurve 36,
die etwa einer ungleichmäßigen Sinuskurve entspricht.
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Für die Wirkungsweise ist noch von Bedeutung, daß der Boden der Schwingförderrinne
1 zweckmäßigerweise so gestaltet ist, daß das sich in ihr sammelnde Kühlwasser bei
diesem Ausführungsbeispiel nach beiden Seiten hin, und zwar nach den Durchbrechungen
12 und 13 hin, abfließt, so daß es dort immer wieder von der an den Anschliissen
14, 15 /.ugeführten Kühlluft mitgerissen und dann von unten nach oben an die Gußteile
gespritzt oder gespritzt wird.
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In den nachfolgenden Figuren sind für gleiche oder gleichwirkende
Teile die gleichen Bezugszeichen wie in den Figuren 1 und 2 verwendet, so daß hierfür
die obigen Erläuterungen sinngemäß gelten.
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Figur 3 veranschaulicht wieder eine Vorrichtung mit einer Schwingförderrinne
1 und einem Schwingungserreger 2, wobei jedoch sechs Zonen 43 bis 48 hintereinander
angeordnet sind. Die beiden äußeren Zonen 43, 48 besitzen wieder schräg nach innen
angeordnete Anschlüsse 14, 15 für die Zuführung von Kühlluft, wobei in einer der
Zonen 43, 48 auch alternativ die Kühlluft von oben zugeführt werden kann, während
in den Zonen 44, 46 und 47 im Bereich zwischen den Pendelklappen gruppenweise Wassersprühdüsen
49 bis 51 angeordnet sind. Zur Zuführung der Kühlluft dient ein Druckgebläse 52.
Die Absaugung von Luft erfolgt aus der Zone 45 mittels eines Saugzuggebläses 53,
vorteilhaft unter Zwischenschaltung eines Zyklonabscheiders 54 zum Abscheiden von
mitgerissenen festen Bestandteilen. In diesem Falle erfolgt die äußere Begrenzung
sowie die Begrenzung zwischen einigen oder allen Zonen mit paarweise aufgehängter
Pendelklappen 55, die mit Abstand voneinander aufgehängt sind. Hierdurch wird in
besonders wirkungsvoller Weise erreicht, daß die Kühlluftströmung beim Übergang
von einer Zone zur anderen in einem etwa sinusförmigen Strpmungsweg 56, gemäß dem
unteren Diagramm in Figur 4, jeweils erneut durch die Gußteilschüttung 31 geleitet
wird, wie auch die in Figur 3 eingezeichneten Pfeile veranschaulichen. Figur 4 verdeutlicht
in den beiden oberen Diagrammen ferner, welche Wärmeübergangs- bzw.
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Kühlkurven 36 entstehen, wenn einmal gemäß dem oberen Diagramm mit
einer kombinierten Luft- und Wasserkühldng gearbeitet wird und wenn andererseits
nach dem mittleren Diagramm nur mit Kühlluft gearbeitet wird. Die Kurven sind wieder
sinuskurvenartig, wenn auch unregelmäßig. Man kann eine entsprechende Anpassung
an die jeweiligen Gußteilarten vornehmen.
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Figur 6 zeigt eine Seitenansicht zu Figur 5 mit einer vorteilhaften
Besonderheit, nämlich die Anordnung schräg gestellter Luftleitbleche 57.
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Die Schrägstellung erfolgt vorzugsweise so, daß die Luftströmung nach
innen gerichtet wird. Die Schrägstellung kann aber auch den jeweiligen Erfordernissen
bzw. gewünschten Strömungsverhältnissen angepaßt werden.
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Figur 7 zeigt eine Seitenansicht gemäß Figur 6, jedoch in einer anderen
Ausfiihrung, wobei die Durchbrechung 12 durch ein schräg gestelltes Luftleitblech
58 überdeckt wird, so daß die Gußteile 59 nicht durch die Durchbrechung 12 herausfallen
können, aber trotzdem eine Schrägführung der Luftströmung in Richtung des Pfeiles
60 erzeugt wird.
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Gemäß der Schemazeichnung Figur 8 ist die Durchbrechung 12 schlitzförmig
undSoder der Anschluß 14 düsenartig ausgebildet. In diesem Falle trifft die Luftströmung
in Richtung des Pfeiles 61 unter einem besonders spitzen Winkel auf die Gußteile
schüttung 31.
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Figur 9 veranschaulicht einen Ausschnitt aus einer Wasserführungsschiene
62 über einer Durchbrechung im Boden der Schwingförderrinne. Figur 10 veranschaulicht
einen Ausschnitt einer Seitenansicht zu Figur 9.
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Figur 11 veranschaulicht ein Schema einer anderen Vorrichtung wiederum
mit einer Schwingförderrinne gemäß Figur 1 oder 3, die hier jedoch nicht im einzelnen
dargestellt ist. Wie Figur 11 veranschaulicht, ist hier unter der Kanal haube 6
ein großer Kühlraum 63 untergebracht. Aber auch in diesem Falle erfolgt die Luft-
und Wasserkühlung abwechselnd von unten nach oben und von oben nach unten. Über
das Druckluftgebläse 64 wird über die Anschlüsse 65 bis 68 mit Abstand voneinander
Kühl luft von unten nach oben durch die Gußteileschüttung geführt. In Längsrichtung
jeweils versetzt zu diesen Anschlüssen sind gruppenweise Sprühdüsen 69 bis 72 vorgesehen.
Die Kühlung durch das aufgespritzte bzw. aufgesprühte Wasser erfolgt also abwechselnd
von oben nach unten und mit der Luftkühlung von unten nach oben. Wie Figur 11 noch
weiterhin verdeutlicht, ist in diesem Falle eine Trockungszone 73 nachgeschaltet.
Eine solche Trockungszone kann auch bei den übrigen Ausführungsbeispielen angewendet
werden. An die Trockungszone 73 ist ein Ventilator 74 und ggfs.
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ein Wärmeaustauscher 75 oder eine sonstige Aufbereitungsvorrichtung
für die Trockungsluft angeschlossen. Die Trockungsluft wird, wie in Figur 11 durch
Pfeile angedeutet ist, im wesentlichen von unten nach oben durch die Gußteilbeschichtung
geführt.
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Figur 12 zeigt im Schema ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung
wiederum mit drei aufeinanderfolgenden Kühlzonen 76, 77, 78, wobei die die mittlere
Zone 77 begrenzenden Doppelpendeiklappen 79 und 80 mit Abstand unterhalb der oberen
Wand der Kanalhaube 6 aufgehängt sind, so daß die Kühlluftströme in Richtung der
eingezeichneten Pfeile von den äußeren Zonen 76, 78 über die Oberkanten der Pendelklappen
79, 80 in die mittlere Zone 77 übergeleitet werden können, so daß sie dort zusammen
mit dem eingesprühten Kühlwasser von oben nach unten auf und durch die Gußteile
geleitet werden.
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In einem Teilbereich unterhalb der wieder mit Durchbrüchen 12, 13
versehenen Förderrinne i kann ein Doppelboden 81 zum Sammeln des Kühlwassers vorgesehen
sein, woran eine Kreislauf~ führung für das Kühlwasser sowie für die Kühl luft angeschlossen
ist, die zur Wiederaufgabe der Kühlmedien durch die Durchbrechungen 12, 13 zu den
äußeren Zonen 76, 78 dient. In der Kreislaufführung kann wieder ein Zyklonabscheider
54 insbesondere für Formsand mit einem Container 32 und ein nachgeschaltetes Saugzuggebläse
18 vorgesehen sein.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 13 sind mehrere Doppelböden
82, 83 und 84 unter der Förderrinne 1 und innerhalb der Kanalhaube 6 fünf Zonen
hintereinander vorgesehen, wobei entsprechend den eingezeichneten Pfeilen die Kühlluft
wieder jeweils von unten nach oben, und zwar in drei Zonen, geleitet und das Kühlwasser
zusammen mit der umgeleiteten Kühlluft von oben nach unten-geführt wird. Die Strömungsrichtung
in den
Anschlußleitungen ist durch Pfeile veranschaulicht.
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Die oben beschriebenen Pendelklappen können je nach Anwendung auch
ein- oder mehrfach geteilt sein.