LU83697A1 - Verfahren zum verdichten von koernigen stoffen,insbesondere giessereiformstoffen - Google Patents
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Description
ί - 1 - _ Η GEORG FISCHER AKTIENGESELLSCHAFT,, 8201 Schaffhausen 2192/GAD / 7.10.1981 / MS-ba /
Verfahren zum Verdichten von körnigen Stoffen, insbe-sondere Giessereiformstoffen_
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verdichten von körnigen Stoffen, insbesondere Giessereiformstoffen, mittels einer exothermen Reaktion eines Gemisches aus Luft und mindestens einem Grundbrennstoff in einem geschlossenen System, wobei die exotherme Reaktion durch Zufuhr von Zündenergie ausgelöst wird.
Ein bisher in der Giessereiindustrie vorgeschlagenes Explosionsverfahren zur Herstellung von Formen und Kernen gemäss der ÜS-PS 31 70 202 ist über das Versuchsstadium nicht hinausgekommen. Hier wird der Vorschlag gemacht, durch eine explosionsartige Verbrennung eines Brennstoffes oberhalb des Formstoffes in einem geschlossenen System den Formstoff zu verdichten. Als nachteilig muss angesehen werden, dass die erzielten Ergebnisse nicht reproduzierbar waren. Ausserdem konnten die für Giessereizwecke erforderlichen Festigkeitswerte ohne Verwendung von zusätzlichem Sauerstoff nicht erreicht werden.
f f- J \ - 2 ~ ψ
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Verfahren vorzuschlagen, welches die erwähnten Nachteile eliminiert und eine wirtschaftliche Herstellung von Formen mit vorbestimmten, wählbaren Verdichtungswerten bei einer hohen Reproduzierbarkeit erlaubt und ohne die Verwendung von zusätzlichem Sauerstoff arbeitet. Insbesondere soll der maximale Verdichtungsdruck relativ niedrig sein.
Diese Aufgabe ist durch die im 1. Anspruch angegebene Lehre gelöst. Weitere Merkmale und besondere Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Durch diese Merkmale wird ein gezielter, reproduzierbarer Verbrennungsvorgang erreicht.
Beim erfindungsgemässen Verfahren ist es besonders vorteilhaft, dass der nach der Auslösung der Verbrennung erreichte Maximaldruck im geschlossenen System unter 8 bar liegt, was die Belastung der Vorrichtung erheblich herabsetzt.
Mit Vorteil wird ein Grundgemisch aus Luft und Erdgas verwendet, da dieses am wirtschaftlichsten ist. Aber auch andere Kohlenwasserstoffe können in.Frage kommen.
Die theoretische Verbrennungsgeschwindigkeit eines solchen Gemisches ist etwa 35 cm/s. Durch Beimischung von Wasserstoff, dessen Verbrennungsgeschwindigkeit bei etwa 270 cm/s liegt, wird der zeitliche Druckanstieg wesentlich geändert. Damit kann mann durch Variieren der beigemischten Menge Wasserstoff die Form- j härte im wesentlichen bestimmen. Auch eine Mischung von ~\i t ; » J « - 3 -
Luft und Wasserstoff kann verwendet werden.
Obgleich Wasserstoff am geeignesten ist, kommen auch andere Gase wie z.B. Gichtgas, Generatorgas oder Leuchtgas in Frage, welche allgemein eine höhere Verbrennungsgeschwindigkeit als ein Erdgas (oder Methan)-Luftgemisch aufweisen.
*
Ein Beispiel, zur Vermischung ist das Folgende:
Erdgas wird unter geringem Ueberdruck in eine geschlossene mit atmosphärischer Luft gefüllte Verbrennungskammer geleitet. Darauf wird Wasserstoff entsprechend seinem Anteil mit geringem Ueberdruck in das Erdgas- luftgemisch in die Kammer geleitet, oder gleichzeitig « mit dem Erdgas eingedüst. Der ganze Mischvorgang läuft bei Umgebungstemperatur (und Umgebungsdruck) ab.
Das Gemisch, das auch aus einer Verbindung von mehreren Brennstoffen bestehen kann, wird durch Zündung zur exothermen Reaktion gebracht.
Es hat sich-gezeigt, dass neben der Veränderung des Brennstoffgemischem auch eine Veränderung der Zündenergie für den Verdichtungsgrad von Bedeutung ist, da eine positive Korrelation zwischen der Zündenergieraenge und dem Brennstoffgemisch einerseits und dem zeitlichen Druckanstieg andererseits besteht. Bereits bei einer Zündenergie- von ca. 40/J 3 erfolgt unter günstigen Brennstoffgemischen eine Zündung. Grössere Zündenergiewerte gehen bis zu einem Grenzwert von etwa 10*000 J. Höhere Werte ergeben keine wesentlichen Aenderungen mehr.
i i i i - 4 - . * J f
Die Zündenergie kann auf verschiedene Wege Zustandekommen. Eine Funkenentladungsvorrichtung, eine kapazitive Entladung oder eine induktive Funkenentladung, eine Flamme, ein Glühkörper oder eine verbrennende pyrophore Zündmasse können zur Anwendung kommen.
Die Erfindung hat u.a. den Vorteil, das zum ohnehin schon billigen Erdgas-Luftgemisch nur kleine Mengen an Wasserstoff gebraucht werden um eine Erhöhung der Verbrennungsgeschwindigkeit und damit eine positive Beeinflussung der Sandverdichtung zu erreichen. Auch bei Giesskernen können damit gute Resultate erzielt werden.
* l tsJ' i
Claims (10)
1. Verfahren zum Verdichten von körnigen Stoffen, insbesondere Giessereiformstoffen, mittels einer exothermen Reaktion eines Gemisches aus Luft und mindestens einem Grundbrennstoff mit einer relativ niedrigen Verbrennungsgeschwindigkeit in einem geschlossenen System, wobei die exotherme Reaktion durch Zufuhr von Zündenergie ausgelöst wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Verbrennungsgeschwindigkeit dem Gemisch eine vorbestimmte Menge mindestens eines gasförmigen Zusatzbrennstoffes beigemischt wird, dessen Verbrennungsgeschwindigkeit wesentlich * grösser ist als die des Grundbrennstoffes. «
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, V dass der Grundbrennstoff des Gemisches ein Kohlenwasserstoff, vorzugsweise Erdgas ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass der beigemischte Zusatzbrennstoff Wasserstoff, Gichtgas, Generatorgas oder Leuchtgas ist. f J T'i - 2 - * -ο i »
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beimischung unter Umgebungstemperatur und Umgebungsdruck vorgenommen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Zündenergie ge- - regelt wird, ί
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündenergie elektrisch erzeugt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündenergie durch Verbrennung einer pyrophoren Zündmasse erzeugt wird. «
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündenergie durch eine Flamme oder einen Glühkörper erzeugt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündenergie an zwei oder mehr Orten zugeführt wird.
* ’ 10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Grundbrennstoff nur Luft verwendet wird, die mit Wasserstoff angereichert wird.
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