CH679913A5 - - Google Patents

Description

  
 



  Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aushärten von Giesserei-Kernen aus einer Sand enthaltenden Masse, bei welchem der Kern zu seiner Härtung im Kern-Formwerkzeug einem mit einem Katalysator angereicherten Gasstrom und nachfolgend einem Druckluftstrom ausgesetzt wird. 



  Solche kalthärtende Verfahren sind bekannt, wie etwa das sogenannte Coldbox-Verfahren, bei dem dem Kernsand zwei Komponenten eines Kunstharzsystems zugefügt werden, welche dann mit dem Sand aushärten, sobald ein Amin, etwa ein Alkylamin oder ein Methyl-Formiat, als Katalysator zugegeben wird. Die eine Komponente könnte hierbei z.B. ein Polyesterharz, ein Polyätherharz oder ein beliebiges Kunstharz flüssiger Konsistenz mit reaktiven Hydroxylgruppen sein; die zweite  Komponente ist auf jeden Fall ein organisches Isocyanat. Die beiden Komponenten werden mit dem Formsand gründlich vermischt und dann verformt. Um hier nun die Reaktion zu katalysieren und die Handhabung und den Gebrauch der insbesondere Amine zuverlässig zu gestalten, sind bisher verschiedene Anstrengungen unternommen worden. 



  So ist es bereits seit längerer Zeit bekannt, ein Gemisch von tertiärem Alkylamin und Luft durch das Isocyanatharz-Sand-Gemisch zu drücken, wobei dieses Amin-Luft-Gemisch auf Temperaturen von 30-50 DEG  erwärmt wird, um alle Amintröpfchen zu verdampfen. 



  Die bekannten Verfahren haben aber einen gemeinsamen Nachteil, indem der Aushärtevorgang eine erhebliche Zeitdauer beansprucht. Beispielsweise nimmt die Ausformung des Kernsand-Gemisches im Formwerkzeug auf einer Kern-Schiess-Maschine oft nur Bruchteile einer Sekunde in Anspruch, wogegen die nachfolgende Begasung zur Aushärtung des Kernes über mehrere Sekunden zu erfolgen hat, was die Begasung natürlich zu einem enormen Kostenträger macht. 



  Um die Begasungszeit bzw. Aushärtezeit zu verringern, hat man dann in der Regel den Anteil der Amine überdosiert, unter der Gefahr, dass ein Wiederanlösen der Binder erfolgen konnte, was die mögliche Endfestigkeit des Kernes auf ca.  80 bis 85% vermindert. 



  Danach ist ein weiteres Verfahren bekannt geworden, nach dem Dosierpumpen zwischen der Katalysator-Quelle und der Mischstelle von Trägergas und Katalysator eingeschaltet werden sollen, um den Katalysator besser dosieren zu können, was allerdings auch hier nur zu einem unbefriedigenden Ergebnis führen kann. 



  Eine unzureichende Dosierung ist deshalb gegeben, weil diese, statt durch \ffnen und Schliessen des Auslassventiles an der Quelle für den Katalysatordampf, hier zwar durch den Ansaugvorgang der Pumpe erfolgt, danach aber erst der "dosierte" Katalysatordampf mit dem Trägergas, das hier ebenfalls direkt aus der Druckluftquelle zugeführt wird, unmittelbar vor dem Eintritt in den Kern gemischt werden muss. Abgesehen davon, dass der Einbau von Pumpen die Taktzeit vergrössert, hängt hier u.a. die Dosierung von mindestens den Temperaturänderungen an den unter Druck stehenden Quellen für den Katalysatordampf und das Trägergas ab. Zudem wird auch bei einer Verwendung von höchstpräzisen Ventilen in der Regel mehr Katalysatordampf in den Kern einströmen als notwendig, da der Druck in den Quellen kaum konstant gehalten werden und so wieder ein Überschuss vorberechnet werden muss. 



  Nachteilig ist aber auch, dass jeder Einbau von Steuergliedern, Pumpen, Heizungsmitteln und dgl. in die Zuleitungen zwischen Quellen und Kern die Strömungswege verlängert und somit auch die Einströmzeit des Katalysatordampf-Trägergas-Gemisches und der nachfolgenden Spülluft in den Kern, was gerade die Aushärtezeiten verlängert statt verkürzt. 



  Etwas bessere Ergebnisse konnten dann dadurch erzielt werden, dass sowohl das Katalysatordampf-Trägergas-Gemisch als auch die Druckluft je in einem Dosierbehälter temporär gespeichert und aus diesen Dosierbehältern dann nacheinander schlagartig in den Kern eingeschossen werden, wobei die Druckluft mit einem grösseren Volumen gespeichert und auf eine höhere Temperatur aufgeheizt wird als das Katalysatordampf-Trägergas-Gemisch. 



  Für diese Massnahmen aber ist der technische Aufwand enorm. 



  Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der vorgenannten Art zu schaffen, das bei geringster Begasungszeit und optimalster Dosierung des erforderlichen Katalysators einen vergleichsweise dem Stand der Technik minimalsten technischen Aufwand erfordert. 



  Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass zur Herstellung des Katalysatordampf-Trägergas-Gemisches der Kata lysator in flüssiger Form einer der Heizstufe vorgeschalteten Düse zugeführt wird, wobei deren Austrittsstrahl unter dem Einfluss eines zusätzlich durch die Düse strömenden Zerstäubungsgases zerfällt. 



  Durch diese gasunterstützte Zerstäubung des Katalysators wird eine optimale Dosierung des Katalysators und eine ebenso optimale Mischung von Flüssigkeit und Gas, in der Regel Druckluft, erreicht ohne den bisher üblichen Aufwand an Dosierbehältern, Dosierpumpen u.dgl., indem hier die Dosierung und das Mischungsverhältnis lediglich über Druckregler und Spritzcharakteristik der Zerstäubungsdüse erfolgt. 



  Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer Anordnung zur Erzeugung eines Katalysatordampf-Trägergas-Gemisches und mit einer Druckluftquelle. 



  Diese Einrichtung zeichnet sich aus durch eine der Heizungsstufe vorgeschalteten Zerstäubungsdüse, welche über druckgeregelte Zuleitungen sowohl mit einer Gasquelle als auch mit einer Katalysatorquelle in Strömungsverbindung steht. 



  Eine solche Einrichtung lässt sich, wie ohne weiteres er kennbar, mit geringsten, handelsüblichen Mitteln aufbauen, ist äusserst präzise zu steuern und praktisch wartungsfrei. 



  Ferner betrifft die vorliegende Erfindung die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens an einer Kern-Schiess-Maschine. 



  Eine beispielsweise Ausführungsform einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist nachfolgend anhand der Zeichnung, welche im Blockschema eine Einrichtung zum Aushärten von Giesserei-Kernen im Coldbox-Verfahren zeigt, näher erläutert. 



  Die gezeigte, an ein Kern-Formwerkzeug 1 einer nicht näher gezeigten Kern-Schiess-Maschine anschliessbare Einrichtung zum Aushärten von Giesserei-Kernen vorzugsweise im Coldbox-Verfahren umfasst zunächst in bekannter Weise eine Anordnung 2 zur Erzeugung eines Katalysatordampf-Trägergas-Gemisches mit Anschlussleitungen 3 und 4, welche über Regelventile 5 und 6 an eine nicht näher veranschaulichte Katalysatorquelle resp. Druckluftquelle anschliessbar sind, sowie mit einer, dem Kern-Formwerkzeug 1 vorgeschalteten Heizstufe 7 in Form eines Wärmeaustauschers o.dgl. in der Zuführleitung 8 zum Kern-Formwerkzeug. 



   Erfindungsgemäss wird nun der Katalysator in flüssiger Form  direkt einer der Heizstufe 7 über eine Zwischenleitung 9 vorgeschalteten Zerstäubungsdüse 10 über eine, dem Regelventil 5 nachgeschaltete Druckreglerstufe 11 in der Anschlussleitung 3 zugeleitet. 



  Ferner wird dieser Zerstäubungsdüse 10 die Druckluft direkt über eine, dem Regelventil 6 nachgeschaltete Druckreglerstufe 12 in der Anschlussleitung 4 zugeleitet. 



  Wahlweise kann aber auch die Zerstäubungsdüse 10 mittels Bypass 13 und Bypassventil 14 überbrückt werden, um durch diese Leitung mit dann grösserem Strömungsquerschnitt eine grössere Menge Spülluft in gleicher Zeiteinheit durch den Kern drücken zu können. 



  Die Zerstäubungsdüse 10 kann von unterschiedlicher, konventioneller Bauweise sein. 



  Bei einer ersten Bauart solcher druckluftunterstützten Zerstäuber, die einen Flüssigkeitsfilm erzeugen, wird die Flüssigkeit durch eine relativ grosse \ffnung auf eine Filmfläche aufgebracht und fliesst, von der Schubspannung des überlagerten Druckluftstromes getrieben, in Form eines dünnen Filmes zur Zerstäubungsöffnung, an welcher der Zerfall des Filmes stattfindet. 



  Bei einer zweiten Bauart wird die Flüssigkeit getrennt vom Zerstäubungsgas bis zu der Düsenöffnung transportiert und fliesst in Form eines dünnen Strahls durch die Düsenöffnung in einen oder mehrere Gasstrahlen, wo der Zerfall des Flüssigkeitsstrahls stattfindet. 



  Vorzugsweise wird der Zerstäubungsdüse 10 der flüssige Katalysator wie auch das Trägergas, hier Luft, unter Druck zugeführt. 



   Es ist aber auch ohne weiteres möglich, den flüssigen Katalysator durch Saugwirkung oder Schwerkraft zuzuführen. 



  Selbstverständlich ist es weiter möglich, sämtliche Steuerglieder, wie die Regelventile 5 und 6, die Druckreglerstufen 11 und 12 sowie das Bypassventil 14 über einen Rechner und Steuerstufe 15 vorprogrammierbar und vollautomatisch zu steuern. 



  Mit dieser Steuerung der Druckkombinationen sowie die entsprechende Wahl der Düse mit vorgegebener Düsenpaarung lässt sich jede gewünschte Flüssigkeitskonzentration des Katalysator-Gas-Gemisches erreichen, wobei sich ohne weiteres auch Änderungen der Umgebungstemperatur ausgleichen lassen, so dass nunmehr eine bisher nicht mögliche Optimierung des Aushärtvorganges bei vergleichsweise minimalstem Aufwand erzielbar ist. 

Claims (3)

1. Verfahren zum Aushärten von Giesserei-Kernen aus einer Sand enthaltenden Masse, bei welchem der Kern zu seiner Härtung im Kern-Formwerkzeug einem mit einem Katalysator angereicherten Gasstrom und nachfolgend einem Druckluftstrom ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des Katalysatordampf-Trägergas-Gemisches der Katalysator in flüssiger Form einer der Heizstufe vorgeschalteten Düse zugeführt wird, wobei deren Austrittsstrahl unter dem Einfluss eines zusätzlich durch die Düse strömenden Zerstäubungsgases zerfällt.

2.

Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Anordnung zur Erzeugung eines Katalysatordampf-Trägergas-Gemisches und mit einer Druckluftquelle, gekennzeichnet durch eine der Heizungsstufe (7) vorgeschalteten Zerstäubungsdüse (10), welche über druckgeregelte Zuleitungen (3 und 4) sowohl mit einer Gasquelle als auch mit einer Katalysatorquelle in Strömungsverbindung steht.

3. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 an einer Kern-Schiess-Maschine.