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EP1225991A1 - Method for conditioning foundry moulding sand and a device therefor - Google Patents

Method for conditioning foundry moulding sand and a device therefor

Info

Publication number
EP1225991A1
EP1225991A1 EP00974309A EP00974309A EP1225991A1 EP 1225991 A1 EP1225991 A1 EP 1225991A1 EP 00974309 A EP00974309 A EP 00974309A EP 00974309 A EP00974309 A EP 00974309A EP 1225991 A1 EP1225991 A1 EP 1225991A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
molding sand
water
mixer
sand
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP00974309A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1225991B1 (en
Inventor
Paul Eirich
Hubert Eirich
Walter Eirich
Herbert Dürr
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maschinenfabrik Gustav Eirich GmbH and Co KG
Original Assignee
Maschinenfabrik Gustav Eirich GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Maschinenfabrik Gustav Eirich GmbH and Co KG filed Critical Maschinenfabrik Gustav Eirich GmbH and Co KG
Publication of EP1225991A1 publication Critical patent/EP1225991A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1225991B1 publication Critical patent/EP1225991B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/50—Mixing liquids with solids
    • B01F23/54—Mixing liquids with solids wetting solids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C5/00—Machines or devices specially designed for dressing or handling the mould material so far as specially adapted for that purpose
    • B22C5/18—Plants for preparing mould materials
    • B22C5/185—Plants for preparing mould materials comprising a wet reclamation step
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/90—Heating or cooling systems
    • B01F2035/99—Heating

Definitions

  • the present invention relates to a method for processing molding sand, the processing being carried out at least partially under vacuum. Furthermore, the present invention also relates to an apparatus for carrying out the method
  • the preparation of sand for the production of casting molds has the aim of producing the correct mixture ratio of the grain sizes as well as the ratio of the proportions of quartz sand, binder, coal dust as well as old and new sand to homogenize the mixture and thereby to coat the grain with the binder largely the right one Adjust moisture content, remove unwanted components, set the correct temperature of the molding sand and finally send the finished sand to the consumer
  • the used sand has an elevated temperature of, for example, between 100 ° C and 140 ° C, since sand temperatures above about 50 ° C can pose great problems for the molding machine and, if the temperature is too high, due to uncontrollable evaporation losses on the route between the mixer and the molding system, moisture fluctuations in the finished sand occur, the sand must be cooled in this case
  • the cooler of DE 29 52 403 C2 is expediently used only when used sand is returned to the mixer at such a temperature that cooling is required.
  • the molding sand mixer is operated without a vacuum. Even if used sand is processed with great effort without a vacuum, it still differs from molding sand that was processed with a vacuum.
  • the present invention is therefore based on the object of providing a method and a device which ensure processing of the molding sand under vacuum regardless of the temperature of the used sand, provides a cooled molding sand for further processing, and the recycled molding sand provides consistently high quality values regardless of the temperature of the molding sand.
  • This object is achieved in that molding sand which has not been cooled under vacuum is heated before processing or during processing and is then cooled under the influence of vacuum.
  • Preheating ensures that old sand that has already cooled down can be processed using vacuum technology.
  • the temperature of the molding sand can preferably be set as precisely as possible to the temperature T min so that Processing can take place under constant conditions, and the processed molding sand has a constant extremely high quality
  • Temperature and / or humidity can be measured either on the old sand track or in the mixer using suitable probes
  • the molding sand can be heated, for example, with the help of moisture-saturated hot air, heat radiation or microwaves
  • preferred embodiments of the present invention provide that the molding sand is heated by adding hot water and / or hot steam
  • a temperature measurement of the old sand is carried out in front of or in the mixer. If the detected temperature is above the minimum temperature set for vacuum cooling, the sand is processed and cooled in the known manner, but if the temperature of the old sand is below the is set, hot steam is preferably blown into the cold molding sand.This steam condenses in the mixer and heats up the molding sand to the desired minimum temperature. As soon as the set temperature is reached, the steam supply is switched off and the molding sand is brought to the desired final temperature by applying a vacuum chilled
  • the amount of hot steam added is preferably kept as low as possible
  • a particularly expedient embodiment of the present invention was that fa "s d'e ⁇ ' r e rn r, e r 3t ⁇ J r d
  • the evaporation can be continued under vacuum until the desired final moisture is reached
  • the hot steam is preferably fed into the molding sand inside the mixer, it is also possible to add the hot steam on the transport or storage line or in a pile.
  • the steam supply in the mixer has the advantage that the mixed material content wetted with steam is constant There is movement and therefore comes into contact with the parts that have not yet been wetted with great certainty. The mixture thus mixes well with the water vapor
  • the binding clay usually bentonite
  • the binding clay is apparently better penetrated by the water and activated.
  • the better penetration of the binder by water also results in a more uniform moisture distribution in the binder shell and, consequently, better flowability of the molding sand when filling the form
  • a hollow shaft or another machine part protruding into the mix e.g. a wall scraper
  • a hollow shaft or another machine part protruding into the mix e.g. a wall scraper
  • the steam is preferably supplied through a lateral opening in the lower wall area of the mixing container
  • the moisture content and the temperature of the used sand are measured and compared with the specified target values of the finished sand the amount of water required for cooling and moistening the molding sand is calculated and supplied
  • the amount of steam required for heating is preferably determined by comparing the inlet temperature with the predetermined minimum temperature. In the event that the amount of steam to be added is not sufficient to achieve the desired moisture content of the finished sand, process water is also added
  • An alternative way to determine the amount of steam to be added is to set a pressure in the mixer before or during the steam addition at which the boiling temperature of the water corresponds to the desired final temperature. Steam is added until the pressure or the temperature of the Water-steam mixture rises above the material to be mixed The added water vapor condenses in the material to be mixed as long as the temperature of the material to be mixed is below the desired minimum temperature When the temperature of the molding sand reaches the minimum temperature, the condensation process ends and the vapor pressure above the material to be mixed rises This steam pressure can be determined The abrupt rise in steam pressure is then an indication that enough hot steam has been supplied
  • the rise in steam pressure may not be particularly pronounced, especially in the case of large-sized vacuum pumps.
  • it is advantageous to measure the temperature of the steam which in general leads to a condenser via a discharge pipe, and increases when the condensation process in the mix ends Temperature in the pipe strongly on This can also be seen as an indication that sufficient water vapor has been introduced into the mix
  • the amount of water required for the formability of the sand or for the desired moisture content must be determined separately
  • a particularly energy-saving embodiment of the present invention provides that the molding sand is heated if necessary by suitable mixing with hot used sand.
  • hot used sand it is possible for hot used sand to be stored in a silo and mixed with cold used sand if necessary that the temperature of the old sand mixture is increased to the minimum temperature and therefore little or no heating is required by adding steam or hot water
  • Figure 1 is a schematic representation of the inventive method and the device
  • the mixer 1 can be clearly seen at the bottom left. Old and possibly also new sand is fed in under 2 and, if necessary, filter dust, bentonite and coal dust 3 are added. The temperature T ⁇ st and the moisture content of the old sand are added to the mixer before filling 1 determined by the temperature sensor 13 and the moisture sensor 14
  • a programmable controller (not shown) compares the temperature T, st with a predetermined minimum temperature T min If the temperature of the old sand falls below the predetermined minimum temperature, hot steam is injected into the mix via the steam supply 12 until the mix reaches the specified minimum temperature
  • the quantity can be calculated, for example, from T ⁇ st (and of course the quantity of the material to be mixed).
  • a further temperature sensor can be arranged in the mixer, which detects the temperature of the material to be mixed, so that the addition of the hot steam is stopped when the minimum temperature is reached
  • Another possibility for determining the amount of steam to be added is to create a vacuum in the mixer cooler, so that the set (under) pressure pressures the boiling temperature of water to the specified minimum temperature.
  • the pressure in the mixer cooler is gradually reduced using the vacuum unit 9 until the boiling point of the water corresponds to the desired final temperature (e.g. 30 - 40 ° C).
  • the water in the mixture evaporates in part and that thereby necessary evaporation heat is withdrawn from the mixed material.
  • the evaporated water is fed via line 6 to a condenser 7.
  • Another water circuit is responsible for cooling the vacuum unit 9 and the heat exchanger 11 and therefore has a cooling tower 10.

Landscapes

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Abstract

The present invention relates to a method for conditioning moulding sand. Conditioning is at least partially carried out under a vacuum. The present invention also relates to a device for carrying out said method. Moulding sand that is not cooled under a vacuum is heated before or during conditioning and is subsequently cooled under a vacuum influence. Conditioning of the moulding sand under vacuum is thus guaranteed regardless of the temperature of the sand. Moreover, cooled moulding sand is provided for further treatment. The re-conditioned moulding sand is provided with quality values that remain equally high regardless of the temperature of the moulding sand.

Description

Verfahren zur Aufbereitung von Gießereiformsand und Vorrichtung hierfür Process for processing foundry mold sand and device therefor
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Formsand wobei die Aufbereitung zumindest teilweise unter Vakuum erfolgt Des weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ebenso eine Vorrichtung zur Durchfuhrung des VerfahrensThe present invention relates to a method for processing molding sand, the processing being carried out at least partially under vacuum. Furthermore, the present invention also relates to an apparatus for carrying out the method
Die Aufbereitung von Sand für die Herstellung von Gießformen hat das Ziel das richtige Mischungsverhältnis der Korngroßen sowie des Verhältnisses der Anteile an Quarzsand, Binder, Kohlenstaub sowie Alt- und Neusand herzustellen die Mischung zu homogenisieren und dabei das Korn mit dem Binder weitgehend zu ummanteln den richtigen Feuchtegehalt einzustellen, unerwünschte Bestandteile zu entfernen, die richtige Temperatur des Formsandes einzustellen und schließlich den fertig aufbereiteten Sand an die Verbraucherstellen weiter zu fordernThe preparation of sand for the production of casting molds has the aim of producing the correct mixture ratio of the grain sizes as well as the ratio of the proportions of quartz sand, binder, coal dust as well as old and new sand to homogenize the mixture and thereby to coat the grain with the binder largely the right one Adjust moisture content, remove unwanted components, set the correct temperature of the molding sand and finally send the finished sand to the consumer
Im allgemeinen hat der Altsand eine erhöhte Temperatur von beispielsweise zwischen 100 °C und 140 °C Da Sandtemperaturen über etwa 50 °C die Formmaschine vor große Probleme stellen können und bei zu hohen Temperaturen durch unkontrollierbare Verdampfungsverluste auf der Strecke zwischen Mischer und Formanlage Feuchteschwankungen im Fertigsand auftreten, muß der Sand in diesem Fall gekühlt werdenIn general, the used sand has an elevated temperature of, for example, between 100 ° C and 140 ° C, since sand temperatures above about 50 ° C can pose great problems for the molding machine and, if the temperature is too high, due to uncontrollable evaporation losses on the route between the mixer and the molding system, moisture fluctuations in the finished sand occur, the sand must be cooled in this case
Meistens kommen hierfür Fließbettkuhler, die der Sand durch schwingende Bewegungen eines Siebrostes kontinuierlich durchlauft, zum Einsatz Das Kuhlprinzip besteht dann, daß auf den Sand mit Düsen aufgesprühtes Wasser verdampft und die hierzu notige Verdampfungsenthalpie dem Sand als fühlbare Warme entzogen wird Nachteil des Verfahrens ist es jedoch daß zum Abtransport des entstehenden Wasserdampfes sehr große Luftmengen erforderlich sind, was wiederum einen zusätzlichen Energieeinsatz erfordertMostly, fluid bed coolers are used for this, which the sand continuously moves through oscillating movements of a sieve grate. The cooling principle then consists in that water sprayed onto the sand with nozzles evaporates and the enthalpy of evaporation required for this is removed from the sand as sensible heat. However, the disadvantage of the process is that it does that very large amounts of air are required to remove the water vapor, which in turn requires additional use of energy
In der DE 29 52 403 C2 wurde daher ein alternatives Kuhlverfahren entwickelt Demnach findet die gleichzeitige Aufbereitung und Kühlung von tongebundenen Gießereiformsanden in einem Vakuummischer statt Dabei werden zunächst die einzelnen Bestandteile in den Mischer gegeben Nach einer kurzen Vorhomogenisierung werden Temperatur und Feuchte des Gemisches bestimmt und die notige Wassermenge zugegeben Schließlich wird wahrend des Aufbereitungsprozesses der Druck im Mischer allmählich abgesenkt Sobald der der Dampfdruckkurve von Wasser entsprechende, Druck erreicht wird, beginnt das Wasser im Sand zu sieden und entzieht die dazu nötige Verdampfungswärme dem Sand. Dadurch wird kostengünstig eine äußerst effektive Abkühlung erzielt.In DE 29 52 403 C2 an alternative cooling process was therefore developed.Therefore, the simultaneous preparation and cooling of clay-bound foundry sands takes place in a vacuum mixer.The individual components are first placed in the mixer.After a brief pre-homogenization, the temperature and humidity of the mixture are determined and the necessary amount of water added. Finally, the pressure in the mixer is gradually reduced during the treatment process. As soon as the pressure corresponding to the steam pressure curve of water is reached, the water in the sand begins to boil and drain the heat of vaporization required for this to the sand. This enables extremely effective cooling to be achieved at low cost.
Der Kühler der DE 29 52 403 C2 kommt zweckmäßig nur dann zum Einsatz, wenn Altsand mit einer solchen Temperatur zum Mischer zurückgeführt wird, daß eine Kühlung erforderlich ist.The cooler of DE 29 52 403 C2 is expediently used only when used sand is returned to the mixer at such a temperature that cooling is required.
Nach längeren Betriebsunterbrechungen, z. B. an Wochenenden oder aufgrund einer Funktionsstörung, oder bei geringerer thermischer Belastung des Formsands, z. B. aufgrund schwankender Gießtemperaturen oder schwankender Abkühlzeiten der abgegossenen Form, erfordern die geringen Altsandtemperaturen keine Kühlung. In solchen Fällen wird der Formsandmischer ohne Vakuum betrieben. Auch wenn Altsand unter hohem Aufwand ohne Vakuum aufbereitet wird, so unterscheidet er sich dennoch von Formsand, der mit Vakuum aufbereitet wurde.After long downtimes, e.g. B. on weekends or due to a malfunction, or with less thermal stress on the molding sand, e.g. B. due to fluctuating casting temperatures or fluctuating cooling times of the cast mold, the low used sand temperatures do not require cooling. In such cases, the molding sand mixer is operated without a vacuum. Even if used sand is processed with great effort without a vacuum, it still differs from molding sand that was processed with a vacuum.
Es ist in jeder Gießerei äußerst wünschenswert, daß die Sandeigenschaften möglichst konstant gehalten werden, um eine gleichbleibende Qualität der Produkte der Formanlage zu erzielen.It is extremely desirable in every foundry that the sand properties are kept as constant as possible in order to achieve a constant quality of the products of the molding plant.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, die eine Aufbereitung des Formsandes unter Vakuum unabhängig von der Temperatur des Altsandes sicherstellen, einen gekühlten Formsand zur Weiterverarbeitung zur Verfügung stellt und wobei der wieder aufbereitete Formsand gleichbleibend hohe Qualitätswerte unabhängig von der Temperatur des Formsandes erzielt.The present invention is therefore based on the object of providing a method and a device which ensure processing of the molding sand under vacuum regardless of the temperature of the used sand, provides a cooled molding sand for further processing, and the recycled molding sand provides consistently high quality values regardless of the temperature of the molding sand.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nicht unter Vakuum abgekühlter Formsand vor der Aufbereitung oder während der Aufbereitung erwärmt und anschließend unter Vakuumeinfluß gekühlt wird.This object is achieved in that molding sand which has not been cooled under vacuum is heated before processing or during processing and is then cooled under the influence of vacuum.
Durch das vorherige Erwärmen ist gewährleistet, daß auch bereits abgekühlte Altsande mit Hilfe der Vakuumtechnik aufbereitet werden können.Preheating ensures that old sand that has already cooled down can be processed using vacuum technology.
Überraschenderweise hat sich jedoch gezeigt, daß das Zugeben von Feuchtigkeit und Wärme, insbesondere in Form von kondensierendem Dampf, und das anschließende Kühlen und wieder Abziehen der Feuchtigkeit durch Verdampfen unter Vakuum zu einem qualitativ wesentlich hö- herwertigeren Formsand führt als die unmittelbare Verwendung abgekühlten Sandes gegebenenfalls unter Feuchtigkeitskorrektur. So werden durch die Vakuumbehandlung des Formsandes neben dem vorteilhaften Kühleffekt auch günstigere Qualitätseigenschaften des aufbereiteten Formsandes erzielt. So werden z. B. Fließfähigkeit, Gasdurchlässigkeit und die Formstabililtät des unter Vakuum aufbereiteten Formsandes nachweislich gesteigert. Besonders bevorzugt ist eine Ausfuhrungsform, bei der eine Mindesttemperatur Tmιn vorgegeben wird und die Temperatur des Formsandes Tιst bestimmt wird und der Formsand erwärmt wird, wenn die Temperatur des Formsandes kleiner als die vorgegebene Mindesttemperatur ist (T,st <Surprisingly, however, it has been shown that the addition of moisture and heat, in particular in the form of condensing steam, and the subsequent cooling and removal of the moisture by evaporation under vacuum leads to a molding sand which is of significantly higher quality than the direct use of cooled sand, if appropriate with moisture correction. In addition to the advantageous cooling effect, the vacuum treatment of the molding sand also achieves more favorable quality properties of the processed molding sand. So z. B. Flowability, gas permeability and the dimensional stability of the molding sand processed under vacuum has been demonstrably increased. An embodiment is particularly preferred in which a minimum temperature T min is specified and the temperature of the molding sand T is determined and the molding sand is heated when the temperature of the molding sand is lower than the specified minimum temperature (T, st <
' mmj'mmj
Dadurch wird sichergestellt daß der Formsand nicht erwärmt wird, wenn er bereits eine genügend hohe Temperatur aufweist Hierdurch ist es möglich, den Energieeinsatz möglichst gering zu halten Zum anderen kann vorzugsweise die Temperatur des Formsandes möglichst genau auf die Temperatur Tmιn eingestellt werden, so daß eine Aufbereitung unter gleichbleibenden Bedingungen stattfinden kann, und der aufbereitete Formsand eine gleichbleibende äußerst hohe Qualität aufweistThis ensures that the molding sand is not heated when it already has a sufficiently high temperature. This makes it possible to keep the energy input as low as possible. On the other hand, the temperature of the molding sand can preferably be set as precisely as possible to the temperature T min so that Processing can take place under constant conditions, and the processed molding sand has a constant extremely high quality
Die Messung von Temperatur und/oder Feuchte kann wahlweise auf der Altsandstrecke oder im Mischer durch geeignete Sonden erfolgenTemperature and / or humidity can be measured either on the old sand track or in the mixer using suitable probes
Dabei ist es möglich, den Formsand sowohl bevor er in den Mischer eingefüllt wird, als auch im Mischer zu erwarmen Die Erwärmung des Formsandes kann beispielsweise mit Hilfe von feuch- tigkeitsgesattigter Heißluft, Wärmestrahlung oder Mikrowellen erfolgenIt is possible to heat the molding sand both before it is filled into the mixer and in the mixer. The molding sand can be heated, for example, with the help of moisture-saturated hot air, heat radiation or microwaves
Bevorzugte Ausfuhrungsformen der vorliegenden Erfindung sehen aber vor, daß der Formsand durch Zugabe von heißem Wasser und/oder von heißem Wasserdampf erwärmt wirdHowever, preferred embodiments of the present invention provide that the molding sand is heated by adding hot water and / or hot steam
Bei einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Verfahrens erfolgt eine Temperaturmessung des Altsandes vor oder im Mischer Liegt die erfaßte Temperatur oberhalb der für die Vakuumkuhlung eingestellten Mindesttemperatur, finden die Aufbereitung und die Kühlung des Sandes in der bekannten Weise statt Falls jedoch die Temperatur des Altsandes unter der eingestellten Mindesttemperatur liegt, wird in den kalten Formsand vorzugsweise heißer Dampf eingeblasen Dieser Dampf kondensiert im Mischer und wärmt dabei den Formsand auf die gewünschte Mindesttemperatur auf Sobald die eingestellte Temperatur erreicht ist, wird die Dampfzufuhr abgestellt und der Formsand durch Anlegen eines Vakuums auf die gewünschte Endtemperatur abgekühltIn a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, a temperature measurement of the old sand is carried out in front of or in the mixer.If the detected temperature is above the minimum temperature set for vacuum cooling, the sand is processed and cooled in the known manner, but if the temperature of the old sand is below the is set, hot steam is preferably blown into the cold molding sand.This steam condenses in the mixer and heats up the molding sand to the desired minimum temperature. As soon as the set temperature is reached, the steam supply is switched off and the molding sand is brought to the desired final temperature by applying a vacuum chilled
Vorzugsweise wird aus Kostengrunden die Menge an zugegebenem heißen Dampf möglichst niedrig gehaltenFor cost reasons, the amount of hot steam added is preferably kept as low as possible
Wie zu Anfang bereits erwähnt, ist ein gewisser Mindestfeuchtegehalt des Altsandes erforderlich damit der aufbereitete Formsand die gewünschte Endfeuchte erhalt und eine ausreichende Formbarkeit aufweist Eine besonders zweckmäßige Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfin- rii mπ cjoht Hghgr war daß fa"s d'e ~'rern r,er3tιJrd|fferenz und der eingestellten Mindesttemperatur so klein ist daß die durch Zugabe von heißem Dampf im Sand kondensierte Wassermenge nicht ausreicht, um dem Formsand die gewünschte Endfeuchte zu geben dem Formsand zusätzlich zum Wasserdampf auch Prozeßwasser hinzugefugt wirdAs already mentioned at the beginning, a certain minimum moisture content of the old sand is required so that the prepared molding sand maintains the desired final moisture content and has sufficient formability. A particularly expedient embodiment of the present invention was that fa "s d'e ~ ' r e rn r, e r 3t ι J r d | ffe r e n z and the set minimum temperature is so low that the amount of water condensed by adding hot steam in the sand is not sufficient to give the molding sand the desired final moisture. Process water is also added to the molding sand in addition to the steam
Unter Umstanden ist es ausreichend, wenn ausschließlich heißes Wasser zugefugt wird, um die gewünschte Erwärmung zu erzielenIt may be sufficient to add only hot water to achieve the desired warming
Für den Fall, daß der Formsand nach der Abkühlung eine zu große Endfeuchte hat, kann die Verdampfung unter Vakuum fortgesetzt werden, bis die gewünschte Endfeuchte erreicht wirdIn the event that the molding sand has too high a final moisture after cooling, the evaporation can be continued under vacuum until the desired final moisture is reached
Auch wenn die Zufuhr des heißen Dampfes in den Formsand vorzugsweise innerhalb des Mischers erfolgt, so ist auch die Zugabe des heißen Dampfes auf der Transport- oder Lagerstrecke oder auch im Haufwerk möglich Die Dampfzufuhr im Mischer hat den Vorteil, daß mit Dampf benetzte Mischgutanteile standig in Bewegung sind und daher mit großer Sicherheit mit den noch nicht benetzen Anteilen in Berührung kommen Es kommt folglich zu einer guten Durchmischung des Mischguts mit dem WasserdampfEven if the hot steam is preferably fed into the molding sand inside the mixer, it is also possible to add the hot steam on the transport or storage line or in a pile. The steam supply in the mixer has the advantage that the mixed material content wetted with steam is constant There is movement and therefore comes into contact with the parts that have not yet been wetted with great certainty. The mixture thus mixes well with the water vapor
Durch die Aufbereitung des Formsandes in einer Dampfatmosphare wird der Bindeton, meist Bentonit, offenbar besser vom Wasser durchdrungen und aktiviert Durch die bessere Penetration des Binders durch Wasser ergibt sich auch eine gleichmäßigere Feuchteverteilung in der Binder- hulle und in Folge dessen eine bessere Fließbarkeit des Formsandes beim Befullen der FormBy treating the molding sand in a steam atmosphere, the binding clay, usually bentonite, is apparently better penetrated by the water and activated. The better penetration of the binder by water also results in a more uniform moisture distribution in the binder shell and, consequently, better flowability of the molding sand when filling the form
Für den Fall, daß die Zufuhr des Dampfes in das Sandhaufwerk erfolgt, ist es besonderes zweckmäßig, den heißen Dampf über eine Injektionslanze, die möglichst tief innerhalb der Sandschicht endet, zugeführt wird, damit der heiße Dampf ohne Verluste vollständig im Sand kondensiertIn the event that the steam is fed into the sand pile, it is particularly expedient to supply the hot steam via an injection lance, which ends as deep as possible within the sand layer, so that the hot steam condenses completely in the sand without losses
Für den Fall der Dampfzufuhr im Mischer kann alternativ auch eine Hohlwelle oder ein anderes in das Mischgut ragendes Maschinenteil, z B ein Wandabstreifer, hohl ausgebildet als Injektionslanze benutzt werden Bei Zufuhr des Dampfes über die Hohlwelle des Mischwerkzeuges empfiehlt es sich die Austrittsoffnungen der Dampfleitung so anzuordnen, daß diese (in Rotationsrichtung gesehen) auf der Ruckseite der Mischflugel oder -blatter mundenIn the event of steam being fed into the mixer, a hollow shaft or another machine part protruding into the mix, e.g. a wall scraper, can be used as an injection lance. When steam is supplied via the hollow shaft of the mixing tool, it is advisable to arrange the outlet openings of the steam line in this way that these (seen in the direction of rotation) mouth on the back of the mixing wing or blades
Bei Formsandmischern mit nicht rotierendem Mischbehalter erfolgt die Dampfzufuhr vorzugsweise durch eine seitliche Öffnung im unteren Wandbereich des Misch behaltersIn the case of molding sand mixers with a non-rotating mixing container, the steam is preferably supplied through a lateral opening in the lower wall area of the mixing container
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform wird der Feuchtigkeitsgehalt und die Temperatur des Altsandes gemessen und mit den vorgegebenen Sollwerten des Fertigsandes verglichen Daraus wird die für die Kühlung und Befeuchtung des Formsandes erforderliche Wassermenge berechnet und zugeführtIn a preferred embodiment, the moisture content and the temperature of the used sand are measured and compared with the specified target values of the finished sand the amount of water required for cooling and moistening the molding sand is calculated and supplied
Vorzugsweise wird dabei die für die Erwärmung erforderliche Dampfmenge durch Vergleich der Eingangstemperatur mit der vorgegebenen Mindesttemperatur ermittelt Für den Fall, daß die zuzugebende Dampfmenge nicht ausreicht, um den gewünschten Feuchtigkeitsgehalt des Fertigsandes zu erreichen, wird ferner Prozeßwasser zugegebenThe amount of steam required for heating is preferably determined by comparing the inlet temperature with the predetermined minimum temperature. In the event that the amount of steam to be added is not sufficient to achieve the desired moisture content of the finished sand, process water is also added
Eine alternative Möglichkeit, die zuzugebende Dampfmenge zu bestimmen, besteht darin, daß vor oder wahrend der Dampfzugabe in dem Mischer ein Druck eingestellt wird, bei dem die Siedetemperatur des Wassers der gewünschten Endtemperatur entspricht Es wird solange Dampf zugegeben, bis der Druck oder die Temperatur des Wasser-Dampf-Gemisches oberhalb des Mischgutes ansteigt Der zugegebene Wasserdampf kondensiert im Mischgut, solange die Temperatur des Mischguts unter der gewünschten Mindesttemperatur liegt Wenn die Temperatur des Formsandes die Mindesttemperatur erreicht, endet der Kondensationsprozeß und der Dampfdruck über dem Mischgut steigt an Dieser Dampfdruck kann ermittelt werden Das abrupte Ansteigen des Dampfdruckes ist dann ein Anzeichen dafür, daß genügend heißer Dampf zugeführt worden istAn alternative way to determine the amount of steam to be added is to set a pressure in the mixer before or during the steam addition at which the boiling temperature of the water corresponds to the desired final temperature. Steam is added until the pressure or the temperature of the Water-steam mixture rises above the material to be mixed The added water vapor condenses in the material to be mixed as long as the temperature of the material to be mixed is below the desired minimum temperature When the temperature of the molding sand reaches the minimum temperature, the condensation process ends and the vapor pressure above the material to be mixed rises This steam pressure can be determined The abrupt rise in steam pressure is then an indication that enough hot steam has been supplied
Das Ansteigen des Dampfdruckes kann jedoch, insbesondere bei groß dimensionierten Vakuumpumpen, wenig ausgeprägt sein In diesem Fall ist es von Vorteil, die Temperatur des Dampfes, der über eine Ableitung im allgemeinen zu einem Kondensator lauft, zu messen Mit Beendigung des Kondensationsvorgangs im Mischgut steigt die Temperatur in der Leitung stark an Auch dies kann als Anzeichen dafür gewertet werden, daß genügend Wasserdampf in das Mischgut eingebracht worden istHowever, the rise in steam pressure may not be particularly pronounced, especially in the case of large-sized vacuum pumps.In this case, it is advantageous to measure the temperature of the steam, which in general leads to a condenser via a discharge pipe, and increases when the condensation process in the mix ends Temperature in the pipe strongly on This can also be seen as an indication that sufficient water vapor has been introduced into the mix
In diesem Fall muß die für die Formbarkeit des Sandes, bzw für den gewünschten Feuchtigkeitsgehalt, erforderliche Wassermenge getrennt ermittelt werdenIn this case, the amount of water required for the formability of the sand or for the desired moisture content must be determined separately
Eine besonders energiesparende Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, daß die Aufheizung des Formsandes bei Bedarf durch geeignetes Mischen mit heißem Altsand erfolgt So ist es z B möglich, daß heißer Altsand in einem Silo gelagert wird, und bei Bedarf mit kaltem Altsand gemischt wird, so daß die Temperatur des Altsandgemisches auf die Mindesttemperatur erhöht wird und somit nur eine geringe oder gar keine Erwärmung durch Zugabe von Dampf oder heißem Wasser erforderlich istA particularly energy-saving embodiment of the present invention provides that the molding sand is heated if necessary by suitable mixing with hot used sand. For example, it is possible for hot used sand to be stored in a silo and mixed with cold used sand if necessary that the temperature of the old sand mixture is increased to the minimum temperature and therefore little or no heating is required by adding steam or hot water
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmoglichkeiten werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausfuhrungsform und der dazugehörigen Zeichnung Es zeigtFurther advantages, features and possible applications will become clear from the following description of a preferred embodiment and the associated drawing It shows
Figur 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemaßen Verfahrens und der VorrichtungFigure 1 is a schematic representation of the inventive method and the device
In Figur 1 ist der Mischer 1 unten links deutlich zu erkennen Alt- und gegebenenfalls auch Neusand wird unter 2 zugeführt und je nach Bedarf mit Filterstaub, Bentonit und Kohlenstaub 3 versetzt Die Temperatur Tιst und der Feuchtegehalt des Altsandes werden vor der Einfullung in den Mischer 1 durch den Temperatursensor 13 und den Feuchtigkeitssensor 14 bestimmtIn Figure 1, the mixer 1 can be clearly seen at the bottom left. Old and possibly also new sand is fed in under 2 and, if necessary, filter dust, bentonite and coal dust 3 are added. The temperature T ιst and the moisture content of the old sand are added to the mixer before filling 1 determined by the temperature sensor 13 and the moisture sensor 14
Eine programmierbare Steuerung (nicht abgebildet) vergleicht die Temperatur T,st mit einer vorgegebenen Mindesttemperatur Tmin Unterschreitet die Temperatur des Altsandes die vorgegebene Mindesttemperatur, so wird über die Dampfzufuhr 12 heißer Dampf in das Mischgut injiziert, bis das Mischgut die vorgegebene Mindesttemperatur erreicht Die zuzugebende Menge kann z B aus Tιst (und selbstverständlich der Menge des Mischguts) berechnet werden Alternativ dazu kann auch ein weiterer Temperatursensor in dem Mischer angeordnet sein, der die Temperatur des Mischguts erfaßt, so daß die Zugabe des heißen Dampfes mit Erreichen der Mindesttemperatur gestoppt werden kann Eine weitere Möglichkeit zur Bestimmung der zuzugebenden Dampfmenge besteht dann, in dem Mischkuhler ein Vakuum zu erzeugen, so daß der eingestellte (Unter-) Druck die Siedetemperatur von Wasser auf die vorgegebene Mindesttemperatur druckt Wird nun Wasserdampf zugegeben, so kondensiert dieser im Mischgut solange die Temperatur des Mischguts unter der Mindesttemperatur liegt Sobald die Mindesttemperatur erreicht wird, wird der Kondensationsvorgang gestoppt und die Temperatur des über die Leitung 6 abgepumpten Gases (Wasserdampf) steigt abrupt von der Mindesttemperatur auf einen weit höheren Wert an, der im wesentlichen der Temperatur des zugefuhrten Wasserdampfes entspricht Sofern die Temperatur in der Leitung 6 erfaßt wird, kann das abrupte Ansteigen der Temperatur in der Leitung 6 als Signal zum Beenden der Dampfzufuhr genutzt werdenA programmable controller (not shown) compares the temperature T, st with a predetermined minimum temperature T min If the temperature of the old sand falls below the predetermined minimum temperature, hot steam is injected into the mix via the steam supply 12 until the mix reaches the specified minimum temperature The quantity can be calculated, for example, from T ιst (and of course the quantity of the material to be mixed). Alternatively, a further temperature sensor can be arranged in the mixer, which detects the temperature of the material to be mixed, so that the addition of the hot steam is stopped when the minimum temperature is reached Another possibility for determining the amount of steam to be added is to create a vacuum in the mixer cooler, so that the set (under) pressure pressures the boiling temperature of water to the specified minimum temperature. If water vapor is now added, it condenses in the mix for as long as Tem temperature of the mix is below the minimum temperature As soon as the minimum temperature is reached, the condensation process is stopped and the temperature of the gas pumped via line 6 (water vapor) abruptly increases from the minimum temperature to a much higher value, which is essentially the temperature of the supplied water vapor If the temperature in line 6 is detected, the abrupt rise in temperature in line 6 can be used as a signal to stop the steam supply
Aus dem gemessenen Feuchtigkeitsgehalt wird berechnet, ob die zugegebene Dampfmenge ausreicht, dem Formsand eine gewünschte Endfeuchte zu geben Ist dies nicht der Fall, wird über die Waage bzw Dosiereinrichtung 4 Frischwasser 5 oder Kreislaufwasser 8 als Prozesswasser zugegebenFrom the measured moisture content it is calculated whether the amount of steam added is sufficient to give the molding sand a desired final moisture content. If this is not the case, fresh water 5 or circulating water 8 is added as process water via the balance or metering device 4
Nach Zugabe des heißen Dampf und gegebenenfalls des Prozesswassers wird der Druck im Mischkuhler allmählich mit Hilfe der Vakuumeinheit 9 abgesenkt, bis die Siedetemperatur des Wassers der gewünschten Endtemperatur (z B 30 - 40°C) entspricht Das im Mischgut enthaltene Wasser verdampft zum Teil und die dadurch notwendige Verdampfungswarme wird dem Mischgut entzogen Das verdampfte Wasser wird über die Leitung 6 einem Kondensator 7 zugeführt HI Γ kondensiert der asseπjamnf ied r und wir über de Warm taυsche1" ^ de Kreislaufwasser 8 erneut zugeführt. Ein anderer Wasserkreislauf ist für die Kühlung der Vakuumeinheit 9 und des Wärmetauschers 11 zuständig und weist daher einen Kühlturm 10 auf. After adding the hot steam and, if applicable, the process water, the pressure in the mixer cooler is gradually reduced using the vacuum unit 9 until the boiling point of the water corresponds to the desired final temperature (e.g. 30 - 40 ° C). The water in the mixture evaporates in part and that thereby necessary evaporation heat is withdrawn from the mixed material. The evaporated water is fed via line 6 to a condenser 7. The condensation of the asseπjamnf ied r and we over the warm exchanges 1 "^ de Circulating water 8 fed again. Another water circuit is responsible for cooling the vacuum unit 9 and the heat exchanger 11 and therefore has a cooling tower 10.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Verfahren zur Aufbereitung von Formsand in einem Mischer (1 ), wobei die Aufbereitung zumindest teilweise unter Vakuum erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß nicht unter Vakuum abgekühlter Formsand vor oder während der Aufbereitung erwärmt und anschließend unter Vakuumeinfluß gekühlt wird.1. A method for processing molding sand in a mixer (1), the processing being carried out at least partially under vacuum, characterized in that molding sand not cooled under vacuum is heated before or during processing and then cooled under the influence of vacuum.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß eine Mindesttemperatur Tmιn vorgegeben wird, daß die Temperatur Tιst des Formsands bestimmt wird und daß der Formsand erwärmt wird, wenn T,st < Tmιn.2. The method according to claim 1, characterized in that a minimum temperature T mιn is predetermined, that the temperature T ιst of the molding sand is determined and that the molding sand is heated when T, st <T mιn .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Formsand erwärmt wird, bevor er in den Mischer (1 ) eingefüllt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the molding sand is heated before it is filled into the mixer (1).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Formsand im Mischer (1 ) erwärmt wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the molding sand in the mixer (1) is heated.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Formsand mit Hilfe von Heißluft, Wärmestrahlung oder Mikrowellen erwärmt wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the molding sand is heated with the aid of hot air, heat radiation or microwaves.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Formsand durch Zugabe von heißem Wasser erwärmt wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the molding sand is heated by adding hot water.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Formsand durch Zugabe von heißem Wasserdampf (12) erwärmt wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the molding sand is heated by adding hot water vapor (12).
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Formsandes durch Zugabe von heißem Wasserdampf (12) im wesentlichen auf die Mindesttemperatur Tmιn erhöht wird.8. The method according to claim 7, characterized in that the temperature of the molding sand is increased by adding hot water vapor (12) substantially to the minimum temperature T min .
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Bedarf Prozeßwasser (4) zugegeben wird.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that process water (4) is added if necessary.
10. Verfahren nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtegehalt des Formsands erfaßt (14) wird und daß so viel Prozeßwasser (4) zugegeben wird, wie für die Kühlung des Formsandes unter Vakuum benötigt wird und wobei ausreichend Wasser im Formsand verbleibt, so daß der Formsand den Feuchtegehalt des Fertigsandes erreicht und. 10. The method according to claim 8 and 9, characterized in that the moisture content of the molding sand is detected (14) and that as much process water (4) is added as is required for cooling the molding sand under vacuum and with sufficient water remaining in the molding sand , so that the molding sand reaches the moisture content of the finished sand and.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Erwärmung des Formsandes zugegebene Wasser und/oder der zugegebene Wasserdampf (12) zumindest teilweise zusätzlich zur Befeuchtung des Formsandes genutzt wird.11. The method according to any one of claims 7 to 10, characterized in that the water added for heating the molding sand and / or the added water vapor (12) is at least partially used additionally for moistening the molding sand.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß eine gegebenenfalls stattgefundene Überfeuchtung des Formsands durch Verdampfung unter Vakuum auf die gewünschte Endfeuchte eingestellt wird.12. The method according to any one of claims 7 to 11, characterized in that a possible over-moistening of the molding sand is adjusted to the desired final moisture by evaporation under vacuum.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erwärmung des Formsands zuzugebene Wassserdampf- oder Wassermenge in Abhängigkeit von der Formsandtemperatur Tιs und/oder der gewünschten Mindesttemperatur Tmin bestimmt wird.13. The method according to any one of claims 7 to 12, characterized in that the amount of water vapor or water to be added for heating the molding sand is determined depending on the molding sand temperature T ιs and / or the desired minimum temperature T min .
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erwärmung des Formsands zuzugebene Wasserdampfmenge dadurch bestimmt wird, daß vor oder während der Dampfzugabe in dem Mischer 1 ein Druck eingestellt wird, bei dem die Siedetemperatur des Wassers der gewünschten Mindesttemperatur entspricht, und solange Dampf zugegeben wird, bis der Druck ansteigt oder die Temperatur in einer Saugleitung (6) einen beschleunigten Anstieg zeigt.14. The method according to any one of claims 7 to 12, characterized in that the amount of water vapor to be added for heating the molding sand is determined by setting a pressure before or during the addition of steam in the mixer 1 at which the boiling point of the water is the desired minimum temperature corresponds, and as long as steam is added until the pressure rises or the temperature in a suction line (6) shows an accelerated rise.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser und/oder der Wasserdampf im Mischer 1 unterhalb der Oberfläche des Formsands zugegeben wird.15. The method according to any one of claims 6 to 14, characterized in that the water and / or the water vapor in the mixer 1 is added below the surface of the molding sand.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Formsand durch Vermischung mit heißem Formsand erwärmt wird.16. The method according to any one of claims 1 to 15, characterized in that the molding sand is heated by mixing with hot molding sand.
17. Vorrichtung zum Aufbereiten von Formsand mit einem Mischer (1), welcher eine Vakuumkammer aufweist oder in einer Vakuumkammer angeordnet ist und im wesentlichen vakuumdicht verschlossen werden kann, mit Vorrichtungen (2, 3) zur Zuführung der zu mischenden Bestandteile, mindestens einem Mischwerkzeug sowie einer Vorrichtung zum Abziehen des fertigen Gemisches, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischer (1 ) mindestens eine Zuführung (12) für heißes Wasser und/oder heißen Wasserdampf aufweist.17. Apparatus for processing molding sand with a mixer (1) which has a vacuum chamber or is arranged in a vacuum chamber and can be closed in a substantially vacuum-tight manner, with devices (2, 3) for supplying the components to be mixed, at least one mixing tool and a device for drawing off the finished mixture, characterized in that the mixer (1) has at least one feed (12) for hot water and / or hot steam.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe von heißem Wasserdampf und/oder Wasser durch mindestens ein Mischwerkzeug erfolgt. 18. The apparatus according to claim 17, characterized in that the addition of hot steam and / or water is carried out by at least one mixing tool.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe von heißem Wasserdampf und/oder Wasser durch Öffnungen in den freien Enden oder in den (in Rotationsrichtung gesehen) rückwärtigen Kanten von rotierenden Mischwerkzeugblättern vorgesehen ist.19. The apparatus according to claim 18, characterized in that the addition of hot steam and / or water is provided through openings in the free ends or in the (seen in the direction of rotation) rear edges of rotating mixing tool blades.
20. Mischer (1 ) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischbehälter 1 nicht rotiert und die Zugabe von heißem Wasserdampf und /oder Wasser durch eine Wand des Mischers (1 ) vorzugsweise innerhalb der Mischgutschicht erfolgt.20. Mixer (1) according to claim 18, characterized in that the mixing container 1 does not rotate and the addition of hot steam and / or water through a wall of the mixer (1) preferably takes place within the mixture layer.
21. Mischer (1 ) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischbehälter (1 ) rotiert und die Zugabe (12) von heißem Wasserdampf durch eine Rohrlanze oder eine Hohlwelle vorzugsweise innerhalb der Mischgutschicht erfolgt.21. Mixer (1) according to claim 17, characterized in that the mixing container (1) rotates and the addition (12) of hot steam through a pipe lance or a hollow shaft is preferably carried out within the mixture layer.
22. Mischer (1 ) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrlanze oder die Hohlwelle als Wandabstreifer und/oder als Materialumlenker ausgebildet ist. 22. Mixer (1) according to claim 20, characterized in that the pipe lance or the hollow shaft is designed as a wall scraper and / or as a material deflector.
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