CS268151B2

CS268151B2 - Treatment of moulding sand especially by cooling and mixing and device for making thereof

Info

Publication number: CS268151B2
Application number: CS806451A
Authority: CS
Inventors: Rolf Dipl Ing Wedek; Lothar Meiritz
Original assignee: Wagner & Co Alfelder Masch
Priority date: 1979-12-27
Filing date: 1980-09-24
Publication date: 1990-03-14
Also published as: DD155237A5; JPS5842773B2; FR2472433A1; DE2952403A1; IT1133738B; SE8007383L; SE441158B; CH649482A5; JPS56102342A; DE2952403C2; FR2472433B1; GB2066683A; GB2066683B; IT8025710A0

Abstract

Moulding sand can be properly cooled and mixed with components such as a binder by agitating it in a vacuum in the presence of water. The vapourization of the water cools the sand. This is useful where hot sand from a casting is to be recycled. Apparatus for this can comprise a filler port 3 leading to a mixing chamber 2. The chamber 2 contains an agitator 15 and a device for spraying water 20. An annular chamber 24 contains cooling coils 27 for condensing vapour removed from the sand in chamber 2 via ports 26. <IMAGE>

Description

57) Řešení se týká úpravy formovacího piaku, zejména chlazením a míšením, při kterém vratný písek, přicházející v pískových hrudkách, se a přívodu vody a za prudkého pohybu mísí s dalšími látkami a homogenizuje, přičemž přívod vody, míšení a homogenizování písku se provádí ve vakuu. Zařízení к provádění tohoto způsobu tvoří nádrž (2) pro úpravu písku, opatřená přívodem (21) vody a mísícím hřídelem (15) a lopatkami (16a, 16b), která je hermeticky uzavřena a uzavíratalná spojena a vakuovou komorou (24) připojenou ke zdroji vakua.57) The present invention relates to the treatment of the molding puff, in particular by cooling and mixing, in which the return sand coming in the sand lumps is mixed with and homogenized with water and in a rapid movement, the water supply, mixing and homogenizing the sand being carried out. vacuum. The apparatus for carrying out this method comprises a sand treatment tank (2) provided with a water inlet (21) and a mixing shaft (15) and blades (16a, 16b) which is hermetically sealed and sealed and a vacuum chamber (24) connected to the source. vacuum.

CS 268 151 B2CS 268 151 B2

Vynález se týká způsobu úpravy formovacího písku, zejména chlazením a míšením formovacího písku, při kterém vratný písek, přicházející v pískových hrudkách, se za přívodu vody a za prudkého pohybu mísí 3 dalšími látkami a homogenizuje, přičemž povrch pískových zrnek se alespoň částečné obalí pojivém.The invention relates to a method for treating molding sand, in particular by cooling and mixing molding sand, in which the return sand coming in the sand lumps is mixed and homogenized with water in a rapid movement and homogenized, the surface of the sand grains being at least partially coated with binder.

Vynález se dále týká zařízení к provádění uvedeného způsobu, tvořeného nádrží pro úpravu písku, obsahující přívod vody, zejména rozstřikovací trubicí, a pohybové ústrojí, zejména mísící hřídel s lopatkami.The invention further relates to a device for carrying out the method, comprising a sand treatment tank comprising a water supply, in particular a spray tube, and a movement device, in particular a mixing shaft with blades.

Úprava písku pro výrobu licích forem má v podstatě za úkol dosáhnout správného poměru míšení různých velikosti zrn, poměru podílů křemenného písku, pojivá, uhelného prachu a starého a nového písku, dále homogenizovat tuto směs, přitom zrno co nejvíce obalit pojivém, nastavit správnou vlhkost, odstranit néupotřebitelné Částice, Jako pískové hrudky, železo, prach, nastavit správnou teplotu písku a dopravit písek na místa upotřebení. Zpětně použitý podíl vratného písku, přicházejícího v pískových hrudkách, může činit ve směsi až 80 % i více. Jelikož vratný písek přichází v pískových hrudkách s vysokými teplotami, například 100 °C až 140 °C, Je zapotřebí, aby vratný písek byl ochlazen. Přitom často postačí ochlazení na teploty mezi přibližně 35 °C a 45 °C. Ochlazování vratného písku se většinou provádí pomocí vlhkosti a velkých množství vzduchu profukovaného pískem, aby se využil pro ochlazení výparný chlad. Množství vzduchu к tomu potřebné Je mimořádně vysoké. U úpravnického zařízení, které zpracovává přibližně 80 tun písku za hodinu, Je pro dostačující ochlazení zapotřebí několika set tisíc nP vzduchu za hodinu a vynaložení energie 160 kWh a více. Zařízení pro chlazení písku potřebují přiměřeně mnoho místa.Basically, the treatment of the casting molds is intended to achieve the correct mixing ratio of the various grain sizes, the proportion of quartz sand, binder, coal dust and old and new sand, to homogenize this mixture while coating the binder as much as possible, remove unnecessary particles, such as sand lumps, iron, dust, set the right temperature of the sand and transport the sand to the place of use. The re-used proportion of return sand coming in sand lumps can be up to 80% or more in the mixture. Since the return sand comes in sand lumps with high temperatures, for example 100 ° C to 140 ° C, the return sand needs to be cooled. Cooling to temperatures between about 35 ° C and 45 ° C is often sufficient. Cooling of the return sand is mostly carried out by means of moisture and large amounts of air blown through the sand in order to utilize the evaporative cold for cooling. The amount of air required is extremely high. For a treatment plant that processes approximately 80 tons of sand per hour, a few hundred thousand nP of air per hour and an energy consumption of 160 kWh or more are required for sufficient cooling. Sand cooling equipment needs a reasonable amount of space.

Ochlazený vratný písek se s dalšími látkami, zejména čerstvým pískem a pojivém, zavádí do mísícího zařízení. Přitom Jde zpravidla o dávkovači míchadla. Míšení a homogenizování se může provádět kolovými mlýny s obíhajícími hnětacími válci, které vedle mísícího účinku působí na písek také hnětacím účinkem. Častěji se však používá mísících zařízení a mísící nádržkou, která má na dně obíhající mísící lopatku, která materiál průběžně dopravuje v radiálním směru směrem ven a šikmo vzhůru a nejméně dva rotující vířivé agregáty, které shora sahají až těsně nad horní hranu mísících lopatek, zachycují písek a jiné složky a provádějí silné proviřování. Účelem tohoto víření Je, aby se vsázka zhomogenizovala v době co nejkratší, například 90 sekund, a aby Jednotlivá písková zrna byla na povrchu obalena pojivém.The cooled return sand is introduced into the mixing device with other substances, in particular fresh sand and binder. This is generally a stirrer metering unit. The mixing and homogenization can be carried out by wheel mills with circulating kneading rollers which, in addition to the mixing effect, also act on the sand with a kneading effect. More commonly, however, mixing devices are used and a mixing tank having a mixing blade at the bottom which continuously transports the material in a radial outward and upward direction and at least two rotating vortex aggregates extending from above just above the upper edge of the mixing blades catches sand and other components and perform strong screening. The purpose of this swirl is to ensure that the charge is homogenized as quickly as possible, for example 90 seconds, and that the individual sand grains are coated on the surface with a binder.

Přesnější šetření ukázala, že se nedosahuje úplného obalení. Pojivo, kterým většinou je Jíl, nabývá pod účinkem prudkého pohybu podobu malých těstovítých plátků, které se Jen částečně ukládají na povrch pískových zrnek a zrnka také jen částečně obalují.More precise investigations have shown that full packaging is not achieved. The binder, which is usually clay, takes the form of small, pastry slices which are only partially deposited on the surface of the sand grains under the effect of rapid movement and also only partially wrap the grains.

Pro rozviřování vsázky slouží většinou míchací hvězdice, které sahají až přímo к mísícím lopatkám na dně nádrže a Jsou poháněny otáčkami 1500 ot. min“¹ a vyššími.Stirring starters, which reach directly to the mixing vanes at the bottom of the tank and are driven by a speed of 1500 rpm, serve for the unloading of the charge. min “ ¹ and higher.

Účelem vynálezu je vytvořit způsob, Jehož pomocí by nejen bylo zlepšeno míšení, nýbrž také chlazení, a to při menší spotřebě energie a místa.The purpose of the invention is to provide a process by which not only the mixing but also the cooling are improved, with less energy and space.

Tato úloha se podle vynálezu řeší tím, že přívod vody, míšení a homogenizování písku se provádí ve vakuu. ·This object is achieved according to the invention in that the water supply, the mixing and the homogenization of the sand are carried out under vacuum. ·

Tento postup skýtá značné výhody. Především se ukázalo, že formovací písek, zpracovaný tímto způsobem, při jinak stejném zpracování a stejném složení, má při výrobě forem značně menší sklon ke zpětnému pružení a tak se dosahuje přesné formy a snazšího oddělování. Vysvětlení tohoto Jevu může spočívat v tom, že u známých mísících postupů se v pásmu míšení navzájem mísí a homogenizují nejen písek a pojivo a jiné pří sady, ale že u těchto postupů tvoří také vzduch složku míšení. Zejména při silnějším vířivém pohybu dosahuje vzduch v pásmu míšení vysokých rychlostí a může tak ve větší míře nepříznivě působit na přímé kladení plátků pojivá na povrch pískových zrnek. Mezi povrchem pískových zrnek a plátky pojivá se přitom hermeticky uzavřou malá množství vzduchu, která se ani při vysokých lisovacích tlacích při formování písku nedají vytlačit. Tím se nepříznivě ovlivňuje přilnutí vrstvy pojivá na povrch pískových zrn a i vzájemné ulpívání pískových zrn к sobě l·This procedure offers considerable advantages. First of all, it has been shown that molding sand treated in this manner, with otherwise the same treatment and composition, has a considerably less tendency to spring back in the mold making, thus obtaining a precise mold and easier separation. The explanation for this phenomenon may be that, in the known mixing processes, not only sand and binder and other additives are mixed together in the mixing zone and homogenize, but that in these processes air is also a component of the mixing. Especially with stronger swirling movement, the air in the mixing zone achieves high speeds and can thus have a greater adverse effect on the direct placement of the binder sheets on the surface of the sand grains. In this case, small amounts of air are hermetically sealed between the surface of the sand grains and the binder slices, which cannot be displaced even at high compression pressures during the formation of the sand. This adversely affects the adhesion of the binder layer to the surface of the sand grains and the mutual adhesion of the sand grains to each other.

CS 268 151 B2 navzájem. Malá uzavřená množství vzduchu zvyšují kromě toho elastičnost vylisovaných pískových forem.CS 268 151 B2. In addition, small closed amounts of air increase the elasticity of the molded sand molds.

Další značná výhoda postupu podle vynálezu záleží v tom, že podstatná část chladicího postupu může být prováděna při vlastním míšení. To je založeno na tom, že evakuací pásma míšení se vlhkoet, obsažená v písku nebo do něho vpravená, nejen odpaří, nýbrž i vypaří a tak je schopna pojmout podstatně více tepla z vratného písku a toto teplo odvádět. Ochlazením vratného písku uvnitř pásma míšení se umožní, buč. vůbec upustit od obvyklých zařízení pro chlazení písku nebo aby tato zařízení byla značně menší, například jako předběžná chladicí ústrojí. Jelikož dále u způsobu podle vynálezu se teplo odvádí pomocí páry uvnitř uzavřeného systému, totiž evakuovaného systému, lze jednoduše teplo takto z množství písku uvolněné odvést к dalšímu užitečnému upotřebení.Another significant advantage of the process according to the invention is that a substantial part of the cooling process can be carried out in the actual mixing process. This is based on the fact that, by evacuating the mixing zone, the humidifier contained in or introduced into the sand not only evaporates but also evaporates and is thus able to absorb substantially more heat from the return sand and dissipate the heat. By cooling the return sand within the mixing zone, it is possible to either. to abandon conventional sand cooling devices at all or to be considerably smaller, for example as pre-cooling devices. Since, furthermore, in the process according to the invention, the heat is dissipated by means of a steam inside a closed system, namely an evacuated system, the heat can thus simply be dissipated from the amount of sand released for further useful use.

Zařízení к provádění tohoto způsobu Je podle vynálezu upraveno tak, že nádrž je hermeticky uzavřena a uzavíratelně spojena s vakuovou komorou, připojenou ke zdroji vakua.The apparatus according to the invention is adapted so that the tank is hermetically sealed and lockably connected to a vacuum chamber connected to a vacuum source.

Tímto zařízením se nejsa značně podporuje a zlepšuje obalení pískových zrnek pojivém, nýbrž se také díky kompaktní konstrukci uspoří energie ve velkém rozsahu.This device does not greatly support and improves the bonding of the sand grains, but also, thanks to its compact design, saves large amounts of energy.

Vynález Je blíže vysvětlen na Jednoduchém příkladu provedení, a to ve spojení s výkresem, který znázorňuje zařízení к úpravě formovacího písku podle vynálezu ve svislém řezu.The invention is explained in more detail by means of a simple exemplary embodiment in connection with a drawing which shows a device for treating molding sand according to the invention in vertical section.

Úpravárenské zařízení Д podle vynálezu zahrnuje nádrž 2, která v horní části má plnicí otvor 3, a to na dolním konci plnicí šachty 4, které Je přiřazeno uzavírací Šoupátko 5 a propouštěcím otvorem 5a, ovládané posuvným ústrojím 6. Na výkrese je uzavírací šoupátko 5 znázorněno v uzavřené poloze. Nad uzavíracím šoupátkem 5 se plnicí šachta 4 rozšiřuje do plnící násypky 7·The treatment device 4 according to the invention comprises a tank 2 having a top opening 3 at the lower end of the filling shaft 4, which is associated with a shut-off slide 5 and a through-hole 5a controlled by a sliding device 6. In the drawing in the closed position. Above the shut-off slide 5, the filling shaft 4 extends into the filling hopper 7.

Nádrž 2, tvořící pásmo míšení, Je uzavřená, má však ve dnu otvor, kterým může být její obsah vyprázdněn. Spodnímu otvoru je přiřazen uzávěr 8, který je výkyvně uložen na otočném čepu 9 a ovládacím ústrojím 10 může být uveden do zavírací, popřípadě otevírací polohy.The tank 2 forming the mixing zone is closed but has an opening in the bottom through which its contents can be emptied. The lower opening is associated with a closure 8 which is pivotably mounted on the pivot pin 9 and can be brought into the closing or opening position by the control device 10.

Uprostřed v nádrži 2 Je uložen mí sici hřídel 15 na čepu И, který vyčnívá dnem směrem ven a na kterém je upravena řemenice J^2 s hnacím řemenem 22· Mísící hřídel Je vybaven mísícími nástroji. Úlohou těchto nástrojů je, aby písek naplněný do nádrže 2 udržovaly v trvalém vířivém pohybu, aby stále byl uvolňován nebo obnažován co největší povrch částic písku a současně aby se na materiál silně působilo. Ve znázorněném příkladu jsou za tím účelem na hřídeli 15 upraveny lopatky 1ба, ДбЬ, které jsou rozděleny do dvou skupin a mají opačné šikmé postavení lopatkových ploch. Uspořádání je provedeno tak, že dolní sada lopatek H>a přijímá pískový materiál z oblasti dna a vrhá Jej směrem vzhůru, zatímco horní sada lopatek 2^b zachycuje vzhůru vymrštěný materiál a urychluje jej jak ve směru к obvodu, tak i v opačném směru směrem dolů. Z toho vyplývá intensivní proviřování materiálu uvnitř nádrže 2.In the middle of the tank 2, a mixing shaft 15 is mounted on a pivot pin 16 which projects outwardly from the bottom and on which a pulley 12 with a drive belt 22 is provided. The mixing shaft is provided with mixing tools. The purpose of these tools is to keep the sand filled into the tank 2 in a continuous swirling motion, to always release or expose as much surface as possible of the sand particles, while at the same time having a strong impact on the material. In the example shown, vanes 10a, 10a are provided on the shaft 15, which are divided into two groups and have the opposite inclined position of the blade surfaces. The arrangement is such that the lower set of blades 11 receives the sand material from the bottom area and throws it upwards, while the upper set of blades 2b catches the ejected material and accelerates it both in the circumferential direction and in the opposite direction. down. This results in an intense screening of the material inside the tank 2.

Nad mísícím hřídelem 15 je umístěno ústrojí, které soustředně obklopuje plnicí otvor 3 a slouží к přivádění vlhkosti v podobě páry nebo vody nebo к přivádění jiných tekutých přídavných látek. Za tím účelem je upravena prstencová rozstřikovací trubice 20 s velkým počtem jemných výstupních otvorů, která Je přes přívodní potrubí 22 připojovatelná na zdroj vlhkosti, popřípadě přes nenaznačené regulační ventily.Above the mixing shaft 15 is a device which concentrically surrounds the filling opening 3 and serves to supply moisture in the form of steam or water or to supply other liquid additives. For this purpose, an annular spray tube 20 is provided with a plurality of fine outlet openings, which can be connected to a moisture source via a supply line 22 or via control valves not indicated.

Vlastní nádrž 2 je směrem nahoru uzavřena propustnou deskou 22, například ze spékaného kovu, která částice pevných látek v nádrži 2 zadržuje, avšak v podstatě bez překážky propouští páry a vzduch. Čištění této desky 22 v časových intervalech může být prováděno například nárazem stlačeného vzduchu, namířeného na nádrž 2.The tank 2 is closed upwardly by a permeable plate 22, for example of sintered metal, which retains the solid particles in the tank 2, but permits substantially vapor and air to pass through it. Cleaning of the plate 22 at intervals of time can be accomplished, for example, by impacting compressed air directed at the tank 2.

Nádrž 2 je obklopena soustřednou vakuovou komorou 24, která je zvenčí uzavřena skříníThe tank 2 is surrounded by a concentric vacuum chamber 24, which is closed from the outside by a housing

23· Vakuová komora 24 je s nádrží 2 v uzavíratelném spojení pres otvory 26 a horní prostor nad propustnou deskou 22. Připojovací hrdlo 25 slouží pro připojení vakuové komory 24 na neznázorněný zdroj vakua.The vacuum chamber 24 is in a sealable connection with the tank 2 through the openings 26 and the upper space above the permeable plate 22. The connection port 25 serves to connect the vacuum chamber 24 to a vacuum source (not shown).

CS 268 151 B2 3CS 268 151 B2 3

Uvnitř vakuové komory 24 jsou umístěny chladicí hady 27, které jsou připojeny к tepelnému čerpadlu na straně příjmu tepla. Chladicí hady 27 jsou přes hrdla 28. 29, vyčnívající vně> připojeny na oběh chladicího zařízení, například tepelného čerpadla, Neznázorněné vyprazdňovací zařízení ve dnu vakuové komory 24 umožňuje vyplavení nebo odvedení kapaliny, shromažďující se ve vakuové komoře 24·Inside the vacuum chamber 24 are located cooling coils 27 which are connected to the heat pump on the heat receiving side. The cooling coils 27 are connected through the orifices 28, 29 projecting outside to the circulation of a cooling device, for example a heat pump. A discharge device (not shown) in the bottom of the vacuum chamber 24 permits flushing or draining of liquid collected in the vacuum chamber 24.

Při uvedení do provozu se nádrž 2 naplní horkým vratným pískem a pojivém plnicí násypkou 7 při otevřeném uzavíracím šoupátku 5. Potom se šoupátko 5 důkladně hermeticky uzavře. Naplněné složky mohou být nejdříve navzájem míšeny v podstatě v suchém stavu. Po hermetickém uzavření nádrže 2 se v nádrži 2 začne vytvářet vakuum spojením s vakuovou komorou 24, takže vzduch z nádrže 2 a z naplněného množství materiálu se v podstatě odvádí více nebo méně nárazovitě. Suché míšení nastává přitom ve vakuu, takže pojivo se může stejnoměrně a nerušeně ukládat na volné povrchy pískových zrnek.Upon commissioning, the tank 2 is filled with hot return sand and a binder feed hopper 7 with the shut-off slide 5 open. The slide 5 is then hermetically sealed. The filled components may first be mixed with each other in a substantially dry state. After hermetically closing the tank 2, a vacuum is created in the tank 2 by connection to the vacuum chamber 24, so that the air from the tank 2 and the filled amount of material is drained more or less abruptly. The dry mixing takes place under vacuum so that the binder can be deposited uniformly and undisturbed on the free surfaces of the sand grains.

Na začátku míšení nebo po určité době míšení se к písku přivede vlhkost prstencovou rozstřikovací trubicí 20. Navlhčení je přitom mimořádně rychlé a rovnoměrné, jelikož vlhkost se dmýchá do rozvířeného písku. Páry, vznikající při nárazu na zrnka písku, se neustále a rychle odvádějí z nádrže 2 a vedou se kolem chladicích hadů 27· Přitom kapalina kondenzuje a shromažďuje se na dnu vakuové komory 24· Tímto způsobem se naplněné množství materiálu rychle a spolehlivě ochladí na žádanou hodnotu teploty.At the beginning of the mixing or after a certain mixing time, moisture is supplied to the sand with the annular spray tube 20. The wetting is extremely fast and uniform, since the moisture is blown into the whirling sand. The vapors generated by the impact on the grains of sand are continuously and quickly discharged from the tank 2 and passed around the cooling coils 27. The liquid condenses and collects at the bottom of the vacuum chamber 24. temperature.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Method for treating molding sand, in particular by cooling and mixing, in which the return sand coming in the sand lumps is mixed with other substances and homogenized under water supply and with rapid movement, wherein the surface of the sand grains is at least partially coated with a binder, characterized by in that the water supply, mixing and homogenization of the sand is carried out under vacuum.

Device for carrying out the method according to claim 1, comprising a sand treatment tank comprising a water supply, in particular a spray tube, and a movement device, in particular a mixing shaft with blades, characterized in that the tank (2) is hermetically closed and sealable a vacuum chamber (24) connected to a vacuum source.