JP2001259789A - 砂への水添加装置 - Google Patents

砂への水添加装置

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JP2001259789A JP2001041935A JP2001041935A JP2001259789A JP 2001259789 A JP2001259789 A JP 2001259789A JP 2001041935 A JP2001041935 A JP 2001041935A JP 2001041935 A JP2001041935 A JP 2001041935A JP 2001259789 A JP2001259789 A JP 2001259789A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水と砂とを効率よく混合できる水添加装置を
提供すること。 【解決手段】 砂を移送するコンベア16と、入口がコ
ンベア16の排出端の下方に位置してコンベアの排出端
と入口との間に砂の流れの垂直路を形成する容器30
と、容器30の一部を貫通する回転軸42を有する混合
機40と、前記砂の流れの垂直路に向けられた第1及び
第2のノズル組22とで構成されており、前記ノズルが
垂直路に沿って落下する砂の流れの両側に散水し、散水
された砂が容器30内で混合される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は砂への水添加装置に
関する。さらに詳しくは、砂に水を添加して再調整する
水添加装置に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】調整砂
が広い分野で使用されている。例えば鋳物工場では、溶
融金属から鋳物を鋳造する鋳型又は中子の成形に調整砂
が使われている。通常、鋳型の形状を保持するために、
ベントナイト及びバインダが砂に添加される。鋳型内に
注入した溶融金属が冷却固化すると鋳物ができ上がる。
鋳物に付着した砂はふるい落とし工程で除去される。ふ
るい落とし工程は、通常、比較的高い温度で行われるた
め砂に添加したバインダは熱分解する。
【0003】砂を有効利用するために鋳物工場では、一
般に、砂を次の鋳型成形に再使用するための砂再調整装
置が使用されている。ふるい落とし工程を終えた砂は比
較的温度が高いため、再調整装置では、砂の温度を下げ
るために砂に水を添加する。添加した水が砂と充分に混
合されていると、砂を急速且つ効果的に冷却することが
できる。従来の再調整装置では、砂を移送する水平コン
ベアベルトを有し、コンベアベルトの上方に、移送中の
砂の上面に散水する1個又は複数個の散水ノズルが設け
られている。さらに砂再調整装置では、しばしば、コン
ベアベルト上の散水ノズルより下流に、水と砂を混合す
る混合機が設けられる。
【0004】従来の混合機は一般に、コンベアベルト上
で回転する複数のパドル又はブレードを有している。ブ
レードが回転すると上面に散水された砂が撹拌される。
しかし、ブレードはコンベアベルトと衝突しない高さに
設ける必要があるため、移送される砂の下層部分は撹拌
されないままで残る。さらに、混合機がコンベアベルト
に上方にあるため、砂の流れの各部分がブレードに接し
て撹拌されるのは砂がブレード個所を通過する短い時間
に限定される。
【0005】回転するブレードの代わりに、コンベアベ
ルトの下方で互いに反対方向に回転する一対のスクリュ
ーを有する混合機も使用されている。軸方向に延びるス
クリューにより混合時間は増加するが、混合量はスクリ
ューの回転速度とスクリューハウジングの容積によって
限定される。これらの混合機は砂再調整プロセスの中に
インラインで設けられている。その結果、混合機が故障
すると砂の流れが停止して砂再調整プロセスの全体が停
止する。
【0006】水が添加された砂は冷却装置に送られる。
多くの冷却装置は温度制御されたハウジングを有する。
ハウジング内の温度制御は空気の供給によって行われる
のが一般的である。空気自体のエンタルピーが既知であ
るため、冷却装置に使用する空気の温度を制御すること
ができる。さらに、冷却装置に入る砂の水分量を測定し
空気温度を制御して冷却装置を出た砂の水分量を所定の
値にすることもできる。
【0007】冷却装置を出た砂は添加物を再混合して、
鋳型や中子の成形に再使用することができる。このと
き、ベントナイトその他の添加材物活性化するため、さ
らに水の添加が必要となることもある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の1つの形態で
は、砂の流れに水を添加混合する装置が提供される。こ
の装置は、供給端と排出端を有し砂を移送するコンベア
と、入口と出口を有し、入口がコンベアの排出端の下方
に位置してコンベアの排出端と入口との間に砂の流れの
垂直路を形成する容器と、容器の少なくとの一部を貫通
する回転軸と該回転軸に取り付けられ回転軸とともに回
転する撹拌部材とを有する第1の混合機と、水供給源に
接続され、砂の流れの垂直路に向けられた少なくとも1
個のノズルを有する対向する第1及び第2のノズル組と
で構成されており、前記各ノズルが砂の流れの垂直路の
両側面に散水し、散水された砂が容器内で混合機によっ
て混合される。
【0009】かかる水添加装置によれば、従来の装置に
較べて散水面積が大幅に増大し、さらに、砂が分散状態
となるので大量の水が砂と直接に接触する。
【0010】本発明の別の形態では、砂に水を添加する
方法が提供される。この方法は、前面と後面を有する砂
の流れの垂直路を形成する行程と、砂の流れの垂直路の
前面と後面に散水して散水された砂の流れを形成する行
程と、散水された砂の流れを混合容器内に貯めて混合
し、水と砂との完全な混合物を得る行程とで構成されて
いる。
【0011】本発明の更に別の形態では、砂の流れに水
を添加混合する装置が提供される。この装置は、供給端
と排出端を有し砂の流れを移送するコンベアと、入口と
出口を有し、入口がコンベアの排出端の下方に位置して
コンベアの排出端と入口の間に砂の流れの垂直路を形成
する容器と、容器の少なくとも一部を貫通する回転軸と
該回転軸に取り付けられ回転軸とともに回転する撹拌部
材とを有する第1の混合機と、容器の少なくとも一部を
貫通する回転軸と該回転軸に取り付けられ回転軸ととも
に回転する撹拌部材とを有する第2の混合機と、第1及
び第2の混合機の回転軸を互いに反対方向に駆動するモ
ーターと、水供給源に接続され、前記垂直路に向けて散
水する少なくとも1つのノズルを有し、対向する第1及
び第2のノズル組とで構成され、前記各ノズルが垂直路
に沿って落下する砂の流れの両側に散水し、前記対向す
る混合機が容器内で砂と水との混合を行う。
【0012】如上の装置では、砂の流れの垂直路を形成
しており、従来の水添加装置に比べて、砂の流れの表面
積が増加し、砂の流れの両側から散水することができ
る。さらに、この装置は、混合容器を有し、容器内の一
対の混合機により散水された砂を完全に混合する。混合
機が、従来の装置のように砂の流れにインラインで設け
られていないため、混合時間がコンベアの速度と無関係
であり、混合時間が増加する。さらに、従来のベルトコ
ンベア上にあってコンベアベルトの接触を避けなければ
ならない混合機に比べて、この装置の混合機は、撹拌部
材が容器に備えられているため、より効果的な撹拌領域
が増加する。その結果、最初の散水により、砂がより急
速に冷却される。さらに、この水添加装置によると、砂
と水とがより完全に混合され、砂の水分割合がより均一
化するため、砂がより均一な温度に冷却される。
【0013】また、冷却後の水添加装置を使用してもよ
い。そうすれば、砂にさらに水を添加することができ、
これによって、より高い水分量を必要とするベントナイ
トその他の添加物を活性化に対応することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
の実施形態を詳細に説明する。
【0015】砂を再調整して鋳型及び中子の成形に再使
用するための砂の移送再調整設備が図1に略示されてい
る。この設備には、通常、ふるい落とし装置(図示省
略)で分離された砂を移送するバケットエレベータ12
などの縦型移送装置が設けられている。上記のように、
鋳造に使用された砂は、ふるい落とし段階で200〜4
00゜F(約93〜約204゜C)程度の比較的高温で
ある。バケットエレベータ12で移送された砂はホッパ
ー14に投入され、このホッパーの出口がコンベア16
の供給端の上方に位置している。コンベア16は、水平
配置、又は、砂を水平及び上方に移送するため図1に図
示する斜め上向きに配置される。コンベア16の排出端
は、本発明の水添加装置20のフード18の内部に位置
している。水添加装置20は、フード18の両側面に設
けられた複数の散水ノズル22と混合部24とを有して
いる。水添加装置20の出口は冷却装置26に連通して
いる。図1の実施形態では、冷却装置26の出口部に第
2の水添加装置21が設けられている。
【0016】運転の際、バケットエレベータ12からホ
ッパー14に高温の砂が投入される。ホッパー14の出
口からは、砂が、比較的容量が安定した連続流れとして
排出され、コンベア16供給端に供給される。コンベア
16は砂の流れを排出端の方向に連続的に移送し、排出
端から水添加装置20内に放出され水と混合される。次
いで砂が冷却装置26に送られ所定の温度にまで冷却さ
れる。水の添加により砂が急速に冷却されるため、砂再
使用のための処理時間が短縮される。冷却された砂は、
必要に応じて設けられる第2の水添加装置21で水を添
加して所定の水分量に調整される。調整砂は鋳型成形工
場(図示省略)に送られる。
【0017】図2から明らかなように、水添加装置20
は、砂の流れがコンベア16から垂直路28に沿って混
合部24に落下する位置に設けられている。砂はコンベ
ア16上を約50ft(約1524cm)/秒の速度で
供給される。コンベア16を離れた砂の流れは重力によ
って加速され、コンベア16の移送速度に比べてはるか
に大きな速度となる。例えば、コンベア16の排出部の
1ft(約30.5cm)下方では砂の速度が240f
t(7315cm)/秒に加速される。従って、砂の流
れが垂直路28に沿って落下するとき、砂の流れの厚み
(緻密度)がより薄くなり(分散され)、砂の流れの露
出面積が増加する。図2では、重力によって引き起こさ
れる加速によって砂の流れの厚みが下に向かって次第に
薄くなるように図示されている。
【0018】さらに、コンベアの支持がなくなると、砂
の流れの前面19fと後面19rの両面が露出する。散
水ノズル22は、フード18の両面に設けられ、落下す
る砂の流れの前面19fと後面19rの両方に散水す
る。図2、図3の実施形態では、散水ノズル22が、対
向する2つのノズル組22a、22bとして設けられ、
各ノズル組は、水平方向にノズルが並んだノズル列23
を、上下2段に配置したものである。散水ノズル22が
水平方向の並んだノズル列であるため、砂の流れの横幅
全体に散水することができる。図示の例では、2組のノ
ズル組が図示されているが、散水ノズルが3組以上のノ
ズル組であってもよい。さらに、各ノズル組が3段以上
のノズル列である場合も本発明の範囲に含まれる。
【0019】ノズル組22aの各ノズル22がノズル組
22bの各ノズルと対向する位置に設けられていると、
落下する砂の流れの垂直方向が実質的に維持される。図
2に示すように、前面のノズル22fと後面のノズル2
2rが同じ高さにある。さらに、両側のノズルが垂直路
28の同一個所に向けられている。その結果、ノズル2
2fとノズル22rの散水が砂の流れに及ぼす力がバラ
ンスする。もしノズル22fがノズル22rより高い位
置に向けられていると、ノズル22fの散水によって砂
の流れが右側に押され、ノズル22rの散水によって左
側に押されて砂の流れが撹乱状態となる。対向する各ノ
ズルを垂直路28の同一個所に向けることによって、砂
の流れの垂直方向が実質的に維持される。
【0020】上記のとおり、砂の流れの上面のみに散す
る従来の装置に比べると、本発明の装置では散水面積が
少なくとも2倍となる。本発明の装置では、砂の流れの
両面19f、19rに散水できるだけでなく、落下する
砂が分散状態となって水に対する露出面積が増加するた
め、より大量の砂が水と直接接触する。
【0021】散水された砂はフード18内を落下して混
合部24の容器30内に貯まる。図2からわかるよう
に、容器30の入口32はフード18の出口と連通して
いる。また容器30の出口は冷却装置26の入口と連通
している。
【0022】容器30内には、貯めた砂を撹拌するため
の一対の混合機40が設けられ、この混合機により砂と
水とがより完全に混合される。図2、図3に示すよう
に、各混合機40は、容器30を貫通し両端が支承され
た回転軸42を有する。回転軸42が貫通する容器30
の両方の開口部はシール44で封止されている。回転軸
42には1個又は複数個の撹拌部材が取り付けられ、容
器30内に貯めた砂と水とを混合する。ここでいう「撹
拌部材」には、パドル形、ブレード形、リボン形など混
合作用を有する各種形状の撹拌部材が含まれる。図示の
例では、複数のパドル48が撹拌部材を構成している。
複数のパドル48がアーム46を介して回転軸42に取
り付けられ、各パドル48が回転軸42とともに回転す
ることによって混合作用が生じる。図3に示すように、
砂を軸方向にも動かして撹拌を活発化するため、各パド
ル48を回転軸42に対して斜めに取り付けてることが
望ましい。図示の例では各パドル48がボルトからなる
アーム46により回転軸42に着脱可能に取り付けられ
ている。本発明のある実施形態では、パドル48と容器
30の内面との間隙を比較的小さくして、容器30内で
活発な混合が行われる部分の容積を最大にしている。静
止部材である容器30は、鋼鉄などの耐久性のある材料
で形成することができる。
【0023】各回転軸42には、1台又は同期回転する
複数のモータ(図示省略)を連結し、各回転軸42を互
いに反対方向に駆動することが望ましい。図2の例で
は、左側の回転軸42が矢印50に示す反時計方向に駆
動され、右側の回転軸42が矢印51で示す時計方向に
駆動されている。互いに逆向きに回転する回転軸42に
より活発な混合作用が得られる。
【0024】さらに、各回転軸のパドルを軸方向に互い
に食い違う位置に設けると混合効率がより向上する。図
2に示すように、左の回転軸のパドルは、右の回転軸の
パドルに対して90゜の位相がずれている。両方の回転
軸を同じ回転数で駆動しパドルの位相差を維持すると、
より完全な混合作用が得られる。
【0025】散水された砂は容器30内に連続して流入
し、容器30の出口34から水/砂混合物が連続して排
出される。容器30の出口34に調節堰52を設けて、
冷却装置26への砂供給速度を調節することが望まし
い。図2の例では、容器出口34に堰52が設けられ、
堰の上下調節により堰高の増減が可能となっている。容
器出口34は混合機40より高い位置にあることが望ま
しく、その場合、もし混合機40が停止しても、冷却装
置26への連続した砂の流れが妨げられない。従って混
合機40が故障しても、砂の流れが停止して砂調整設備
全体が停止することがない。
【0026】冷却装置26は水添加装置20の下流側に
あって砂の温度を所定値まで低下させる。図示の例で
は、冷却装置26は、振動コンベアベッド62を有する
ハウジング60で構成されている。コンベアベッド62
に供給される加圧空気により流動床が形成され、砂は流
動状態でハウジング60内を移送される。流動床は、砂
の温度を均一化する点で有効であるが、必ずしも必須の
ものではなく、本発明の範囲内で、別の型式の冷却装置
も使用可能である。
【0027】冷却装置26の出口側に第2の水添加装置
21を設けて再使用のための処理を行うこともできる
(図1)。上記のように砂には、鋳型の形状を維持する
ためのベントナイトその他が添加される。これらの添加
物を活性化させるのに一定量の水分が必要である。従っ
て、第2の水添加装置21は第1の水添加装置20と同
様のノズル22を有し、冷却された砂にさらに水を添加
して添加物を活性化する。第2の水添加装置21は前記
第1の水添加装置20と同一構成であり、回転軸42と
パドルを有している。その結果、添加した水分が砂の流
れ全体に完全に行き渡り、水分量の均一な調整砂が得ら
れる。
【0028】以上のように、本発明は、鋳物砂の調整用
としての新しい水添加装置を提供するものである。この
装置では、砂の流れが垂直路を形成するため、砂の流れ
の表面積が増加し、また、砂の流れの片側のみに散水さ
れる従来の装置に比べて、両側から散水することができ
る。さらに、水添加装置は、散水された砂を完全に混合
する一対の混合機を内蔵した混合容器を有している。ま
た、水添加装置が、従来の装置のように砂再調整設備の
プロセスにインラインで設けられていないため、混合時
間がコンベアの速度と無関係であり、従って混合時間を
長く取ることができ、混合機が停止してもプロセスが停
止しない。さらに混合容器内の混合機は、コンベアベル
トとの接触を避けねばならないコンベア上に設けた型式
の混合機に比べて、混合容器との間の間隙を狭くできる
ため、有効混合容積が増大する。
【0029】前記のように、散水面積の増加により砂が
より急速に冷却される。また、砂と水との混合がより完
全であるため、砂がより均一な温度に冷却され、より均
一な水分量の調整砂が得られる。さらにまた、本発明の
水添加装置を冷却装置の後にも使用して冷却された砂に
さらに水を添加すると、高い水分が要求されるベントナ
イトその他の添加材物活性化させることができる。
【0030】以上の説明は、発明を明確に理解するため
のものでり、これに基づく不要な変更は、当業者にとっ
て自明である。
【0031】
【発明の効果】 本発明によれば、従来の装置に較べて
散水面積が大幅に増大し、さらに、砂が分散状態となる
ので大量の水が砂と直接に接触する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の水添加装置を含む鋳物砂の再調整設備
の概略図である。
【図2】本発明の水添加装置の一部破断側面図である。
【図3】本発明の水添加装置の一部破断正面図である。
【符号の説明】
16 ベルトコンベア 18 フード 20 水分添加装置 22 散水ノズル 28 砂の流れの垂直路 30 容器 40 混合機 60 冷却装置
フロントページの続き (72)発明者 ケンフ, リチャード ピー. アメリカ合衆国 60030 イリノイ ハイ ネスビル ノース ブリタニー レーン 41 Fターム(参考) 4E093 BA02 BA03 BA10 DA04

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 供給端と排出端を有し砂を移送するコン
    ベアと、 入口と出口を有し、入口が前記コンベアの排出端の下方
    に位置してコンベアの排出端と入口との間に砂の流れの
    垂直路を形成する容器と、 該容器の少なくとも一部を貫通する回転軸、および、該
    回転軸に取り付けられ且つこの回転軸とともに回転する
    撹拌部材を有する第1の混合機と、 水供給源に接続されており、それぞれが、前記砂の流れ
    の垂直路に向けられた少なくとも1個のノズルを有し
    た、相互に対向する第1及び第2のノズル組とを備えて
    おり、 前記ノズルが前記垂直路に沿って落下する砂の流れの両
    側面に散水し、散水された砂が前記混合機によって混合
    される、砂の流れに水を添加混合する水添加装置。
  2. 【請求項2】 前記コンベアが約1524cm/秒の速
    度で砂を移送し、前記第1及び第2のノズル組がコンベ
    アの終端の少なくとも30.5cm下方に位置する請求
    項1記載の水添加装置。
  3. 【請求項3】 前記コンベアがベルトコンベアである請
    求項1記載の水添加装置。
  4. 【請求項4】 さらに前記容器の少なくとも一部を貫通
    する回転軸と該回転軸に取り付けられ且つこの回転軸と
    ともに回転する撹拌部材とを有する第2の混合機を備え
    た請求項1記載の水添加合装置。
  5. 【請求項5】 前記第1及び第2の混合機の回転軸が互
    いに反対方向に回転する請求項4記載の水添加装置。
  6. 【請求項6】 前記第1及び第2の混合機の撹拌部材が
    互いに位相がずれている請求項4記載の水添加装置。
  7. 【請求項7】 前記第1及び第2の混合機の撹拌部材が
    少なくとも1個のパドルである請求項4記載の水添加装
    置。
  8. 【請求項8】 前記第1及び第2のノズル組が、水平方
    向にノズルを並べたノズル列を上下に配置した複数段の
    ノズル列である請求項1記載の水添加装置。
  9. 【請求項9】 前記第1のノズル組のノズルと、第2の
    ノズル組のノズルとが、前記砂の流れの垂直路の同一個
    所に向けられ、対向するノズル対を形成している請求項
    1記載の水添加装置。
  10. 【請求項10】 前記第1及び第2のノズル組が、対向
    する複数のノズル対を形成している請求項9記載の水添
    加装置。
  11. 【請求項11】 前面と後面とを有する砂の流れの垂直
    路を形成する行程と、 前記砂の流れの垂直路の前面と後面とに散水し、散水さ
    れた砂の流れを形成する行程と、 散水された砂を容器に貯める行程と、 散水された砂を容器内で混合して水と砂との完全な混合
    物を得る工程とを有する砂に水を添加する方法。
  12. 【請求項12】 前記容器内に少なくとも1つの混合機
    が設けられている請求項11記載の水添加方法。
  13. 【請求項13】 前記少なくとも1つの混合機が、容器
    の少なくとも一部を貫通する回転軸と、該回転軸に取り
    付けられ且つこの回転軸とともに回転する撹拌部材とで
    構成されている請求項12記載の水添加方法。
  14. 【請求項14】 さらに前記容器の少なくとも一部を貫
    通する回転軸と、該回転軸に取り付けられ且つこの回転
    軸とともに回転する撹拌部材とからなる第2の混合機を
    有している請求項13記載の水添加方法。
  15. 【請求項15】 前記第1及び第2の混合機が互いに反
    対方向に回転する請求項14記載の水添加方法。
  16. 【請求項16】 前記砂の流れの前面と後面とに散水す
    る、対向した第1及び第2のノズル組が、水供給源に接
    続され、各ノズル組の少なくとも1個のノズルが前記垂
    直路に向けられている請求項11記載の水添加方法。
  17. 【請求項17】 前記第1及び第2のノズル組が、水平
    方向にノズルを並べたノズル列を上下に配置した複数段
    のノズル列である請求項16記載の水添加方法。
  18. 【請求項18】 供給端と排出端とを有し、砂の流れを
    移送するコンベアと、 入口と出口とを有し、入口が前記コンベアの排出端の下
    方に位置してコンベアの排出端と入口との間に砂の流れ
    の垂直路を形成する容器と、 前記容器の少なくとも一部を貫通する回転軸、および、
    該回転軸に取り付けられ且つこの回転軸とともに回転す
    る撹拌部材を有する第1の混合機と、 前記容器の少なくとも一部を貫通する回転軸、および、
    該回転軸に取り付けられ且つこの回転軸とともに回転す
    る撹拌部材を有する第2の混合機と、 前記第1及び第2の混合機の回転軸を互いに反対方向に
    駆動するモーターと、 水供給源に接続されており、それぞれが、前記垂直路に
    向けた少なくとも1個のノズルを有した、相互に対向す
    る第1及び第2のノズル組とを備えており、 前記ノズルが前記垂直路に沿って落下する砂の流れの両
    側に散水し、前記混合機が容器内で砂と水との混合を行
    う、砂の流れに水を添加する水添加装置。
  19. 【請求項19】 前記第1及び第2のノズル組が上下複
    数段に配置されたノズルの列からなり、各ノズル列が、
    水平方向に並べられた複数のノズルからなる請求項18
    記載の水添加装置。
  20. 【請求項20】 前記第1及び第2のノズル組のノズル
    が、前記垂直路の同一個所に向けられたノズル対を形成
    している請求項18記載の水添加装置。
  21. 【請求項21】 前記第1及び第2のノズル組が、対向
    する複数のノズル対を形成している請求項20記載の水
    添加装置。
  22. 【請求項22】 前記コンベアが砂の流れを約1524
    cm/秒で移送し、前記第1及び第2のノズル対がコン
    ベアの排出端の少なくとも30.5cm下方に位置する
    請求項18記載の水添加装置。
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