CZ218293A3

CZ218293A3 - Process for producing sand moulds reinforced by synthetic resin, and apparatus for making the same

Info

Publication number: CZ218293A3
Application number: CS932182A
Authority: CZ
Inventors: Wolfgang Kullik; Jacob Meister Beller; Gunter Hertlein
Original assignee: Dossmann Gmbh
Priority date: 1991-04-18
Filing date: 1992-04-20
Publication date: 1994-04-13
Also published as: ATE120990T1; DE4112701A1; JPH06504234A; EP0580691A1; DE4291170C1; SK112393A3; WO1992018267A1; EP0580691B1; PL296917A1; JPH0712519B2; PL169703B1; DE59201923D1

Description

Způsob výroby pískových forem ztužených syntetickou pryskyřicí a zažízenl pro provádění tohoto způsobu

Oblast techniky

Tento vynález se vztahuje k technické oblasti slévárenství a týká se způsobu výroby pískových jader příp. pískových forem jako výlisků, do kterých je vléván roztavený kov, nebo které jsou roztaveným kovem při jeho odlévání obklopeny a které jsou v průběhu odlévání kovu Takovéto pískové výlisky zničeny působením vysokých teplot, jsou připravovány z formovacího písku smíšeného s pryskyřičným pojivém, které je vytvrzováno uvnitř jaderníku nebo formovacího rámu působením vytvrzovacího plynu. Přesněji se tento vynález týká způsobu výroby pískových výlisků, zvláště pískových jader ztužených syntetickou pryskyřicí, který se provádí v formovacím stroji na výrobu jader ve dvou krocích tak, že prvý krok spočívá ve zformování pískového těla zmíněného pískového výlisku naplněním jaderníku nebo formovacího rámu formovacím pískem, který je směsí jádrařského písku s kapalným pryskyřičným pojivém schopným vytvrzení průchodem vytvrzovacl složky v její plynné formě (vytvrzovacl plyn) pískovým tělem výlisku, a že druhý, krok spočívá v podrobeni pískového těla vytvrzovacl reakci, která nastává působením vytvrzovaclho plynu na pískové tělo v nepropustně uzavřeném systému, sestávajícím z jaderníku nebo formovacího rámu na jejichž vrchní a spodní část je připojen plynový cirkulační okruh obsahující cirkulační čerpadlo plynu, tím způsobem, že vytvrzovacl složka je buď smísena s nosným plynem nebo v kapalném stavu přiváděna do plynového cirkulačního okruhu a ve formě vytvrzovacího plynu za pomoci cirkulačního čerpadla plynu několikrát jaderníkem nebo formovacím rámem recirkulována.

Dosavadní stav techniky

Příprava pískových forem se provádí ve velkých sériích pomocí formovacích strojů pro výrobu jader následujícím dvojstupňovým postupem: Při prvním kroku se vloží prázdný jaderník nebo

9091 formovací rám se odpovídajícím tvaru stroje na výrobu formovacího písku a tvarem dutiny nebo vnitřního prostoru pískového jádra, které má být vyrobeno, do jader, přikryje se zařízením na plnění naplní se formovacím pískem. Při tomto je známa technika vstřelování jader, při které je formovací písek vetřelován do jaderníku pomocí proudu tlakového vzduchu o tlaku až 0,7 MPa. V takovém případě je formovací stroj na výrobu jader nazýván strojem na vstřelování jader a zařízení na jaderníku je nazýváno vstřelovací deska.

Zůstaneme-li u příkladu vstřelování jader, přivádí se ve druhém stupni přípravy po výměně vstřelovací desky za zařízení pro přívod plynu na pískové tělo a přes něj vytvrzovací plyn tak dloho, až se pojivo (pryskyřičné pojivo) obsažené v pískovém těle vytvrdí, což podle velikosti jádra a druhu pojivá a vytvrzovacího plynu proběhne během sekund nebo minut. Poté se jaderník z formovacího stroje na výrobu jader vyjme a hotové jádro se uvolní z formy, která je ve většině případů dvojdílná. Proces prováděni vytvrzovacího plynu formovacím pískem se nazývá plynováni.

Pro vznik pískového jádra vytvrzováním formovacího pisku nebo pískového těla se běžně používá řada variant dvou základních postupů. Při jednom z těchto základních postupů se skládá pryskyřičné pojivo ze dvou polymerních komponent, které spolu nejprve nemohou reagovat a teprve za přítomnosti jen v podstatě katalytických množství třetí složky obsažené ve vytvrzovacím plynu (katalyzátoru) dochází k zahájení vytvrzování jejich reakcí.

Podle druhého základního postupu obsahuje formovací písek jednu ze složek dvojsložkové syntetické pryskyřice, přičemž druhou složkou je vytvrzovací plyn, který reaguje se složkou syntetické pryskyřice obsaženou ve formovacím písku a vytvrzuje j i.

Při obou základních principech se s výhodou používá za normální teploty rychle probíhajících vytvrzovacích reakcí, přičemž se při plynování pískového těla prohání proud vytvrzovacího plynu přes jaderník nebo formovací rám působením tlaku a/nebo sání.

Jako známé a za normální teploty probíhající vytvrzovací

9091 postupy je možno uvést CO2-postup (vodní sklo jako pojivo, oxid uhličitý jako vytvrzovací činidlo), SO2-postup (furanové pryskyřice nebo íenolmodifikované furanové pryskyřice jako pojivo, oxid siřičitý jako vytvrzovací činidlo), Cold-Box-proces (£enoléterové pryskyřice nebo polyisokyanáty jako pojivo, dimethylamin nebo trimethylamin jako vytvrzovací činidla). Podobným postupem jako je Cold-Box-proces je Beta-Set-proces, při krterém se používají jako pojivá smíchaná s formovacím pískem fenolíormaldehydové pryskyřice (resoly) a jako vytvrzovací činidla Ci-a alkylmravenčany, zvláště mravenčan methylnatý. Mravenčan methylnatý může být například přiváděn ze zásobníku po mocí vzduchu, který prochází nad jeho hladinou a vytváří tak směs vytvrzovacího a nosného plynu, která je proháněna jaderníkem. Reakce probíhající při provádění Beta-Set-procesu a tento proces jsou popsány například v EP 0 086 615 Bl, kde je rovněž uveden přehled některých vytvrzovacích procesů.

Při všech obvyklých plynovacich procesech s výjimkou jediného v dalším objasněného případu se vytvrzovací plyn používá ve vysokém přebytku ve vztahu k množství vytvzované syntetické pryskyřice obsažené v pískovém těle a takovým způsobem, že mimo konečnou klidovou fázi během celého vytvrzovacího procesu prochází pískovým tělem proud čerstvého vytvrzovacího plynu.

Zřejmou nevýhodou takovéhoto způsobu použití vytvrzovacího plynu je to, že u takových plynů, jako jsou SO2, alkylaminy, alkylmravenčany a jiné plynné chemické látky způsobující vytvrzení, jsou - na rozdíl od neškodného plynného CO2 - nutná zvláštní opatření pro udržování čistoty vzduchu a pro zneškodňování těchto v přebytku používaných vytvrzovacích látek. Vytvrzovací látky používané v přebytku musí být izolovány technicky komplikovanými a nákladnými způsoby. Často se stává, že formovací stroj na výrobu jader je dodatečně uzavřen do izolační nástavby, aby se zabránilo pronikání větších množství zdraví škodlivého vytvrzovacího plynu do atmosféry.

Zatížení životního prostředí jakož i námaha s odstraňováním přebytečných vytvrzovacích plynů jsou přirozeně obzvláště velké v tom případě, je-li vytvrzovací plyn používán nikoli jen v katalytických množstvích, nýbrž jako druhá reakční složka vytvrzovací reakce a jsou—li tedy potřebná jeho značná množství.

9091

Ačkoliv se již po několik desetiletí provádí výroba jader zá použití zdraví škodlivých vytvrzovacích plynů při jejich přebytku a bylo vyvinuto značné úsilí, aby přebytečné plyny byly shromažďovány a zneškodňovány a aby nebyly vypouštěny do atmosféry, nebyl dosud tento problém uspokojivě vyřešen; Dosavadní snaha o minimalizaci potřebného množství vytvrzovaciho plynu se v podstatě omezila na zlepšování prostupu plynu pískovým tělem, s cílem zvýšit reakční rychlost mezi pojivém a vytvrzovacím plynem, zároveň se vytvrzovací plyn pokud možno používal v uzavřených systémech. Tím však zpravidla nebyla eliminována nutnost shromažďovat plyny, k jejichž uvolňování při výrobě jader dochází a izolovat u nich vytvrzovací plyn.

Dosavadního stavu techniky se týkají tyto v dalším textu diskutované dokumenty: DE 25 26 875 Bl, DE 26 20 303 B2; DE 25 50 588 Bl} EP 128 974 Bl; FR 2 437 894 (patentový spis).

Z toho co je možno zjistit z uvedených dokumentů vyplývá, že se v nich popsané postupy systémy se syntetickou vytvrzování nastává pomocí pro vytvrzování jader se omezují na pryskyřici jako pojivém, jejichž katalyticky působících vytvrzovacích plynů a nejsou používány žádné systémy, ve kterých by prvá složka syntetické pryskyřice obsažená ve formovacím písku reagovala s druhou složkou syntetické pryskyřice obsaženou ve vytvrzovacím plynu, jak tomu například je ve shora zmíněném Beta-Set-procesu.

Podle DE 25 26 875 Bl a podle připojeného DE 26 20 303 B2 a dále podle DE 25 50 588 Bl jsou známy postupy a zařízení, jejichž cílem je, aby směs katalyzátorového plynu a nosného plynu nebyla po průchodu pískovým tělem vypouštěna do atmosféry, ale aby byla znovu použita při následujícím dalším vytvrzovacím procesu.

K tomuto účelu se podle DE 25 26 875 Bl/DE 26 20 303 B2 vytvrzovací plyny opouštějící jaderník čerpají, částečně pomocí promývacího plynu, do uzavřeného plynového cirkulačního systému a v něm se obohacují přídavkem nové dávky katalyzátorového plynu, načež se takto regenerovaná směs vytvrzovaciho a nosného plynů použije pro následující vytvrzovací proces.

Podle DE 25 50 588 Bl se navíc směs katalyzátorového plynu a nosného plynu, která opouští jaderník, podrobuje frakční destilaci a získané deštilační frakce se přidávají do zásobního

9091 katalyzátoru. Tento postup vyžaduje tři navzájem propojené, separátní a uzavřené provozní okruhy, kterými jsou pracovní okruh, procházející přes jaderník a po jednom čisticím pracovním okruhu pro čištění katalyzátoru a nosného plynu, který má být znovu použit. V důsledku toho jsou konstrukce a vzájemné spojení odpovídajících zařízení komplikované.

Podle EP O 128 974 B1, který se týká formovacího stroje pro výrobu licích forem nebo jader z formovacího písku, za použití vakuového vstřelování, se přebytečný katalyzátorový plyn vycházející z uzavřeného jaderníku dále nepoužívá, nýbrž odvádí se, částečně v proudu proplachovacího plynu, kterým se proplachuje jaderník po ukončení vytvrzovacího procesu, sběrným potrubím a absorbuje se ve velkoprostorovém absorbéru. Odvod plynu do absorbéru se provádí sacím zařízením (0,093 MPa), které mírnou rychlostí prosává vytvrzovací plyn jaderníkem. Účelem zařízení podle EP 0 128 974 B1 je, aby se jednak při vstřelování jader dosáhlo přizpůsobení komprese písku proměnlivé jakosti formovacího písku a měnícím se provozním podmínkám a dále aby se urychlil vytvrzovací proces rovnoměrným průchodem vytvrzovacího plynu pískovým tělem. Proto jsou postranní stěny a dno jaderníku opatřeny štěrbinovými tryskami, které ústí do dvou postranních a jedné spodní komory pro zachycování plynu, ze kterých je nespotřebovaný vytvrzovací plyn adsáván do absorbéru. Procesy v jaderníku jsou řízeny ventily tím způsobem, že vzduch, který je používán pro vstřelování je jaderníkem a zmíněnými komorami vypouštěn do okolí a že plyny, které při plynowání a poté následujícím proplachování vycházejí z jaderníku, jsou uváděny uzavřeným systémem do absorbéru.

V FR 2 437 894 je konečně navržen postup pro vytvrzování jader pomocí katalyzátoru (např. aminu), při kterém na rozdíl od všech doposud popsaných postupů prochází vytvrzovací plyn jaderníkem nikoliv pouze jednou, nýbrž je jaderníkem několikrát cirkulován za užití jednoduchého uzavřeného okružního vedení plynu, který je připojen k vrchní části a ke dnu jaderníku a obsahuje pouze plynové oběhové čerpadlo. Cílem tohoto postupu je aby se u jaderníku, který při proplachován, dosáhlo úplného styku zároveň je snaha vyjít pouze s plynování je nerovnoměrně pískového těla s plynem; kvantitativním množstvím

9091 katalyzátoru. Postup se provádí tak, že se jaderník naplněný formovacím pískem (plnění libovolným způsobem, avšak méně často vstřelováním) se spojí s okružním vedením plynu, poté se vzduch obsažený v systému uvede do chodu pomocí plynového oběhového čerpadla, načež se do okruhu, s výhodou na podtlakové straně oběhového čerpadla, vstřikuje katalytické množství vytvrzovací látky v plynné nebo kapalné formě.

Pokud je známo, nenašel postup podle FR 2 437 894, při kterém se pískové tělo plynuje průchodem cirkulující směsi katalyzátorového plynu se vzduchem žádné uplatnění při praktické výrobě jader. Ve FR 2 437 894 navržené provedení jaderniku nebo formovacího rámu, které je obtížně průchodné pro plyn, je stěží vhodné pro použití při sériové výrobě, kde s výhodou se využívá vstřelovací techniky, navíc není tento postup vhodný pro vytvrzováni jader v tom případě, má-li se použít systém syntetických pryskyřic, jehož jedna složka se nachází ve formovacím pisku a při plynování pískového těla se musí do vytvrzovacího plynu přivádět druhá složka syntetické pryskyřice ve velkém množství jako jeden z reaktantů. Zařízení, které je koncipováno tak, že pojme výhradně malá množství katalyzátoru; není schopno dodatečně pojmout velká množství plynu. Toto je možno objasnit následujícím způsobem: Podle příkladu provedení uvedeného v FR 2 437 894 j© vstřikováno pro vytvrzení pískového těla o hmotnosti 400 g 17 ml směsi katalyzátorového plynu a nosného plynu při atmosférickém tlaku, čímž se tlak v systému prakticky nemění. Naproti tomu vytvrzení jádra na bázi dvojsložkové syntetické pryskyřice, při kterém je prvá reakčni komponenta přítomna v pískovém těle a druhá reakční komponenta, vytvrzovací plyn, se obvykle přovádí ve směsi s nosným plynem, vyžaduje přívod tak velkého objemu plynu, že tento objem může být srovnatelný s objemem uzavřeného systému, a zařízení podle FR 2 437 894 by proto v žádném případě nebylo schopno taková množství vytvrzovacího plynu pojmout.

Navíc může spočívat zásadní slabina postupu podle FR 2 437 894 v tom, že při prvém průchodu nebude přes pískové tělo proudit směs plynů s co největším obsahem vytvrzovacího plynu, nýbrž že dříve než dojde ke kontaktu s pojivém obsaženým v pískovém těle, nastane zředění vytvrzovací složky ve vzduchu obsaženém

9091 v popsaném uzavřeném systému.

Je zřejmé, že se technická praxe bez ohledu na informace obsažené v FR 2 437 894 neodchýlila od postupu, při kterém je vytvrzování pískového výlisku nyní stejně jako dříve prováděno jednorázovým průchodem pískového těla vytvrzovacím plynem a neodhodlala se pro jejich aplikaci, což na druhé straně je možno chápat jako podnět pro vývoj vhodných řešeni na základě principu navrženého ve FR 2 437 894. Toto řešení by mělo spočívat v dosažení vyššího stupně využití používaných vytvrzovacích plynů, což by vedlo k omezení značných problémů, které dosud existují zvláště u systémů pojiv na základě syntetických pryskyřic, u kterých je vytvrzovací plyn jako skutečná reakční složka používán ve značných množstvích a ve značném přebytku.

Podstata vynálezu

Vzhledem k popsanému dosavadnímu stavu techniky je úkolem tohoto vynálezu předložit způsob výroby pískových výlisků s pojivý na bázi syntetických pryskyřic a zařízení pro provádění tohoto způsobu, pomoci kterého je možno v uzavřeném systému provádět vytvrzení pískového těla vytvrzovacím plynem nebo směsí vytvrzovacého plynu a nosného plynu přiváděných do jaderníku nebo formovacího rámu v poměrně velkých objemech tak, že plyny, které se po vytvrzení pískového výlisku z uvedeného systému uvolňují, mohou být vypouštěny přímo do atmosféry, aniž by byla nutná opatření pro likvidaci nespotřebovaného zdraví škodlivého vytvrzovacího plynu nebo k jeho izolaci za účelem jeho dalšího používání. Úkolem tohoto vynálezu je zvláště, aby u dvojsložkových systémů syntetických pryskyřic, u kterých je jedna ze složek přítomna v pískovém těle a druhou reakční složkou je vytvrzovací složka (vytvrzovací plyn), byl vytvrzovací plyn používán v takovém množství, které nepřesahuje teoretickou spotřebu vytvrzovací složky nebo ji přesahuje jen tak mírně, že směs plynů, která se uvolní při odvzdušnění uzavřeného systému po ukončení vytvrzovacího procesu, bude obsahovat vytvrzovací látku v tak malé koncentraci, že nepřekročí povolenou koncentraci ve vzduchu pro tuto látku. Dále je cílem tohoto vynálezu realizovat

- 8 - 9091 uvedený úkol při výrobě jader vstřelovacím způsobem.

Na základě techniky, která je navrhována pro vytvrzování pískových výlisků ve FR 2 437 894, je úkol vztahující se k vytvrzování, řešen pokud se týká způsobu podle nároku 1 patentových nároků a pokud se týká zařízení podle nároku 6 patentových nároků. V závislých patentových nárocích 2 až 4 a 7 až 9 jsou charakterizována provedení postupu příp. zařízení pro plynování pískového těla, zatímco v závislém patentovém nároku 5 je udán jeden způsob provedení a v závislých patentových nárocích 10 a 11 dvě zařízení pro přípravu pískových výlisků vytvrzovaných syntetickámi pryskyřicemi včetně způsobu formování formovacího písku do pískových těl.

Předložený vynález spočívá zvláště na úvaze, podle které j© výhodné využít technický podnět obsažený ve FR 2 437 894 a spočívající v opakovaném průchodu vytvrzovacího plynu pískovým tělem rovněž pro ty procesy, ve kterých je nutno pojmout do uzavřených plynových cirkulačních okruhů značná množství plynů,, která jsou do systému buď přiváděna bezprostředně jako směs vytvrzovacího plynu a nosného plynu nebo která vznikají v cirkulačním systému odpařováním vytvrzovací látky přiváděné do tohoto systému v kapalném stavu a k tomuto účelu provést před vpuštěním vytvrzovací látky vyprázdnění odpovídajícího objemu uvedeného systému. To se podle tohoto vynálezu provádí odvzdušněním zásobníku se sníženým tlakem, nacházejícího se v cirkulačním systému, který se na počátku plynování otevře, a spontánně odsává plyn z jaderniku nebo formovacího rámu, který byl předtím naplněn vzduchem o atmosférickém tlaku nebo ve kterém již byl snížený tlak. To vede k tomu, že vpuštěný vytvrzovací plyn může proudit v prvém plynovacím kroku přes pískové tělo s vysokou koncentraci, načež je směs vytvrzovacího plynu a vzduchu, nacházející se v systému, během druhého plynovacího kroku několikrát čerpána přes pískové tělo.

Vynález bude nyní všeobecně a blíže objasněn pomocí příkladů a čtyř vzorových a schematických nákresů.

Obr. 1 znázorňuje základní uspořádání zařízení podle tohoto vynálezu, sloužícího k plynování pískového těla zformovaného

9091 v jaderníku pomocí směsi vytvrzovacího plynu a nosného plynu a vytvrzovacího plynu (přiváděného ze zásobníku vytvrzovacího činiudla, který není znázorněn)

Obr. 2 znázorňuje modifikaci zařízení podle obr. 1, sloužící k plynováni pískového těla pomocí vytvrzovací složky, která je přiváděna do zařízení jako kapalina

Obr. 3 je detailním znázorněním jaderníku odpovídajícího jaderníku na obr. 1 a obr. 2 (se změmněným obrysem vnitřního prostoru) a některých s jaderníkem kooperujících zařízení, sloužících k jeho plnění formovacím pískem vstřelováním a k následujícímu plynování

Obr. 4 znázorňuje jaderník podle tohoto vynálezu s odkrytou horní částí s neprodyšně nasazenou plynovací deskou pro provádění plynování v jaderníku vytvořeného pískového těla

Vysvětlení vynálezu vzhledem k aspektům postupu podle tohoto vynálezu, sloužícího k plynování pískového těla ve dvou plynovacích krocích za účelem jeho vytvrzení na syntetickou pryskyřici ztužený pískový výlisek, je prováděno na základě obr.

a obr. 2 za použití vysvětlivek k celkovému postupu při výrobě syntetickou pryskyřicí vytvrzených pískových jader ve stroji na vstřelování jader pomocí vstřelování a následujícím plynováním v jaderníku.

Na obr. 1 až 3 znázorněný jaderník 1. slouží k výrobě pískových jader pomocí vstřelování jader s následujícím plynováním pískového jádra vytvořeného v dutině 2. jaderníku 1. (není znázorněno) pomocí vytvrzovacího plynu, kterým se dosáhne během dvou plynovacích kroků vytvrzení pojivá na základě syntetické pryskyřice, obsaženého v pískovém těle, přičemž v prvním plynovacím kroku je vytvrzovací plyn uvedený do plynovaciho systému proveden pískovým tělem, načež ve druhém plynovacím kroku je vytvrzovací plyn, který ještě nebyl pojivém spotřebován, několikrát znovu prováděn pískovým tělem pomocí přečerpávání plynné náplně systému v uzavřeném okruhu, až je dosaženo plného vytvrzení.

9091

K tomuto účelu jsou díly v podstatě běžného jaderníku 1 upnuty ve formovacím stroji na výrobu jader (není znázorněn). Obr. 1 a 2 znázorňují jaderník 1 nepropustně uzavřený pomocí plynovací desky 3. v pracovní poloze před počátkem plynování. Podobně jako již ve shora zmíněném EP 1 128 974 Bl sousedí s jaderníkem X na jeho protějších stranách po jedné komoře pro shromaďování plynu g. a na dně komora pro zachycování plynu £, přičemž každá z komor pro zachycováni plynu .g má jeden výpustní ventil plynu 7 a komora pro zachycování plynu £, má výpustní ventil plynu 8., resp. je s tímto ventilem spojena. Jak je nejlépe zřetelné z obr. 3, je dutina 2. jaderníku 1 spojena štěrbinovými tryskami 10 s komorou 6. Uvedené uspořádání v podstatě odpovídá známým zařízením. Při provedení tohoto vynálezu může však tvořit jaderník X konstrukční jednotku s komorami g. a nebo mohou být prostory komor g. a/nebo & součástmi formovacího stroje na výrobu jader.

Ventily 2 jsou výhradně uzavírací ventily a otevírají průchod do okolního prostředí, zatímco funkcí ventilu 8. (trojcestný a dvojcestný ventil) je mimo jiné, buď vypouštět proud plynů> který vychází ze dna jaderníku do okolí, nebo jej uvádět db plynového cirkulačníhho okruhu 11.

Plynový cirkulační okruh 11 je na jeho druhém konci připojen na plynovací desku 2 a jeho součásti je zásobník se sníženým tlakem 15, který může být evakuován pomocí čerpadla 12. Evakuace zásobníku se sníženým tlakem se provádí buď za polohy troj čestného a dvoj čestného ventilu 8., kdy vedeni plynu 11 jé uzavřeno, nebo pomocí uzavíracího ventilu 16, zařazeného před zásobník sníženého tlaku 15, přičemž se vzduch evakuovaný ze zásobníku 15 vypouští do okolí trojcestným a dvojcestným ventilent 17. umístěným na vedení 11 za čerpadlem 12. Kapacita evakuovaného zásobníku sníženého tlaku 15 je dostačující pro to, aby případně (při tlaku, který je v systému) mohla pojmout objem plynu odpovídající množství plynu, který musí uzavřený plynový systém pojmout při přiváděni vytvrzovací látky (t.j. směs vytvrzovacího plynu a nosného plynu, nebo v případě vytvrzovací látky, přidávané v kapalném stavu, množství plynu, které z ní vznikne).

K uvádění směsi vytvrzovacího plynu a nosného plynu vytvářené ve zdroji vytvrzovacího plynu do cirkulačního okruhu 11 (obr. 1)

9091 slouží přívod vytvrzovacího plynu 4 se zpětným ventilem 14. přičemž plynový cirkulační okruh 11 rovněž obsahuje zpětný ventil 13. umístěný před místem, kde se spojují vedení 4 a 11.

Pro uváděni kapalné vytvrzovací látky do cirkulačního okruhu (obr. 2) slouží dávkovači zařízení 23.., které je s výhodou založeno na volumetrickém principu a které nasává kapalnou vytvrzovací látku ze zásobní nádoby 24 a vstřikuje ji do vyhřívaného odpařováku 25 ležícího na cirkulačním obvodu 11. Zpětný ventil 13 v plynovém cirkulačním okruhu není nutný.

Dále může obsahovat cirkulační okruh filtr 18 pro zachycení prachu a nečistot, který chrání za ním zařazená zařízení, zvláště plynové čerpadlo 12.

Příprava pískového jádra za pomoci zařízení znázorněných na obr. 1 a obr. 2 je zahájena zformováním pískového těla v jaderníku JL. K tomuto účelu je formovací písek obsahující syntetickou pryskyřici vstřelován obvyklým způsobem do jaderníku £, přičemž vzduch používaný pro vstřelování a vzduch, který je vytlačován z dutiny 2 jaderníku £ prochází přes štěrbinové trysky 9. a £2. do komor pro zachycování plynu 5. a 2 a z nich ventily 7 a 8 do okolí.

Při přípravě plynování pískového těla v jaderníku £ se vymění vstřelovací deska (není znázorněna) za plynovací desku 3, ventily 7 se uzavřou a ventil 2 se nastaví buď tak, aby zajišťoval průchod do plynového okruhu ££, nebo aby plynový okruh ££ uzavíral. Je-li ventil 2 v plynovém okruhu 11 otevřen, je nutno uzavřít ventil £6. Poté se pomocí plynového čerpadla 12 odsává vzduch ze zásobníku se sníženým tlakem 15 přes ventil 17 do okolí a v zásobníku se sníženým tlakem 15 se udržuje konstantní podtlak buď ponecháním čerpadla £2 v chodu, nebo při vypnutém čerpadle uzavřením okruhu 11 pomocí ventilu 17.

Poté se započne s plynováním tím způsobem, že se s výhodou zároveň s počátkem uvádění vytvrzovacího plynu do uzavřeného plynového systému nebo nepatrně dříve či později a při pracujícím čerpadle 12 a s ventilem 17 otevřeným do vedení 11 otevře dosud uzavřený ventil 2 resp.£6 do vedení 11 a vyevakuovaný zásobník se sníženým tlakem £5 se ponechá samovolně plnit vzduchem. Přitom proud plynů proudí do zásobníku 15 pouze směrem od jaderníku £ a ve spodní komoře pro zachycování plynu 2 se spontánně vytvoří

9091 značný podtlak, který odsaje postatnou část vzduchu dosud přítomného v jaderníku X, a v prvém plynovacím kroku prosává přes pískové tělo celé množství vytvrzovací látky vpuštěné do systému jako vytvrzovací plyn.

Přivádění vytvrzovací látky probíhá v zařízení znázorněném na obr. 1 dodáváním směsi vytvrzovacího plynu a nosného plynu přívodem vytvrzovacího plynu 4 Pod tlakem, přičemž tlak měřený před plynovací deskou 2 hy měl být vyšší než 0,15 MPa.

Aby se předešlo nedorozumněnim, upozorňujeme na to, že všechny údaje tlaku v popisné části i v patentových nárocích jsou absolutní tlaky (tlak při dokonalém vakuu 0 MPa, atmosférický tlak 0,1 MPa).

U zařízení znázorněného na obr. 2 probíhá přívod vytvrzovací látky v kapalné íormě, přičemž dávkovači zařízení 23 nastřikuje ze zásobníku 24 určité množství kapalné vytvrzovací látky dó vyhřívatelného odpařováku 25. ve kterém přechází vytvrzovací látka do plynného stavu a je dále přiváděna jako vytvrzovací plyn k plynovací desce 3.

Poté co se všechna přidaná vytvrzovcí látka ve íormě vytvrzovacího plynu odsaje přes pískové tělo v důsledku pohybu plynu proudícího z oblasti jaderníku i a plnícího zásobník se sníženým tlakem 15, provádí se jako druhý plynovací krok plynování pískového těla do jeho vytvrzení na hotové jádro cirkulací směsi plynů obsažené v systému probíhající po dobu, která byla experimentálně stanovena.

Zatímco při způsobu přivádění vytvrzovacího činidla do systému v podobě směsi vytvrzovacího plynu a nosného plynu započne druhý plynovací krok až po ukončení přivádění vytvrzovacího plynu, může být s výhodou při způsobu, kdy jé vytvrzující činidlo vstřikováno v kapalné íormě (obr. 2), zahájena cirkulace pro druhý plynovací krok již před tím, než je všechno vytvrzovací činidlo nastřiknuto, protože v tomto případě; je je vytvrzovací plyn vznikající v odpařováku 25 přiváděn k plynovací desce 3 při vyšším tlaku.

Plynováni se ukončí přerušením cirkulace plynu vypnutím čerpadla 12 a/nebo otevřením alespoň jednoho z ventilů 7, 8 a 17, jáderník se vyjme ze stroje na vstřelování jader a vytvrzené jádro se uvolni z jaderníku.

9091

Shora zmíněné jednosměrné proudění plynu směřující z komory pro zachycování plynu 6. jaderníku X do naplňujícího se zásobníku se sníženým tlakem 15, které nastává v prvním plynovacím kroku, je v případě znázorněném na obr. 2 podmíněno činností čerpadla 12 nebo uzavřením vedení 11 ventilem 17 a v případě znázorněném na obr. 1 je zajištěno zpětným ventilem 13.

Během obou plynovacích kroků nedochází k v důsledku uzavření ventilů 7 k výraznějšímu vnikání vytvrzovacího plynu do komor pro zachycování plynu 5., ani k nasávání falešného vzduchu z těchto komor, takže veškerý tok vytvrzovacího plynu přes pískové tělo vchází plynovací deskou 3. do jaderníku X a je z jaderníku X vypouštěn plynovacími štěrbinami 10.

Při provádění druhého plynovacího kroku cirkulací plynu v uzavřeném cirkulačním okruhu podle obr. 1 a 2 pomocí čerpadla 12 je z praktických důvodů tlak před čerpadle 12 0,05 MPa, a za čerpadlem 12 0,15 MPa.

Podle stavu techniky, týkajícího se konvenčních plynovacích procesů s jednorázovým průchodem vytvrzovacího plynu jaderníkem nebo formovacím rámem je známo, že se směs vytvrzovacího plynu a nosného plynu přivádí k plynovací desce v impulzech (nárazovitě), aby byly dosaženy větší doby zdržení proudu vytvrzovacího plynu procházejícího přes pískové tělo, jeho lepší rozptýlení a prodloužení reakní doby. Toto provedení je možné rovněž u postupu a zařízení, které jsou předmětem tohoto vynálezu.

V případě použití směsi vytvrzovacího plynu a nosného plynu (obr. 1) je prováděn přívod vytvrzovacího plynu v impulsech buď známým způsobem, nebo v době, kdy ještě není zásobník se sníženým tlakem zcela zaplněn, střídavým zavíráním a otevíráním jednoho z ventilů 8 a 16 při nepřetržitém přívodu vytvrzovacího plynu. Výhodou tohoto postupu je, že se v pískovém těle, resp. v jaderníku X vytváří pulzující zvýšený tlak (t.j. vyšší koncentrace) vytvrzovacího plynu.

V případě, že je používáno kapalné vytvrzovací činidlo (obr. 2), které v odpařováku 25 přechází do plynné fáze, může se rovněž provádět během prvého plynovacího kroku přivádění vytvrzovacího plynu v impulzech tak, že se při běžícím čerpadle očas zavře a otevře jeden z ventilů 8. a 16. nebo tak, že se vytvrzovací nebo tak

9091 kapalina vstřikuje ve více dávkách, což však znamená, že při již započaté cirkulaci plynu není možné přerušení průchopdu plynu přes pískové tělo.

Jak se ukázalo při vývoji plynovacího procesu podle tohoto vynálezu, je rychlost a úplnost vytvrzení pryskyřičného pojivá v pískovém těle působením vytvrzovacího plynu jako druhé složký podporována právě intenzivním odsáváním vzduchu obsaženého v písku, které předchází prvému styku pískového těla s vytvrzovacím plynem. V důsledku toho je možno provést vysycení pojivá v pískovém těle skutečně účinkem takřka jen kvantitativních množství vytvrzovacího činidla, jak dokazují dále uvedené příklady provedení vynálezu. Jednou z příčin dosaženi výsledků, které umožňuje tento vynález je mimoto odsátí vzduchu z vedení plynů před začátkem plynování, čož způsobuje, že vytvrzovací plyn působí za minimálního snížení jeho koncentrace.

Zmíněné odsátí vzduchu je přitom určováno především evakuaci zásobníku se sníženým tlakem 15 a je závislé na jeho vnitřním objemu resp. na stupni jeho evakuace. Doposud se rovněž vycházelo z toho, že odčerpáni vzduchu by mělo být provedeno do té míry, že odčerpané množství vzduchu odpovídá přibližně množství plynu, které je do systému pro plynování uváděno nebo které v něm vzniká. To znamená, že systém by po přivedení vytvrzovacího plynu měl vykazovat celkové množství plynu, které teoreticky přibližně odpovídá atmosférickému tlaku. Ve skutečnosti je však situace odlišná, protože se vytvrzovací plyn slučuje se složkou syntetické pryskyřice přítomnou ve formovacím písku a tím jej ubývá, což nutně vede k pokračující ztrátě tlaku v systému.

Tento úbytek tlaku buď musí být akceptován, což nemůže ovlivnit podstatně průběh vytvrzování, nebo se proti němu působí tím, že se velikost nebo stupeň vyprázdnění zásobníku se sníženým tlakem 15 volí tak, že odtahování vzduchu probíhá tak, že přibližně vyrovná úbytek vytvrzovacího plynu. V závislosti na konkrétních podmínkách je možno postup podle tohoto vynálezu provádět s uzavřeným zařízením obsahujícím náplň plynu, která celkově odpovídá normálnímu tlaku nebo jistému podtlaku, případně jistému přetlaku. Avšak i při takové plynové náplni, která vztažena k objemu systému odpovídá atmosférickému tlaku, se při běžícím cirkulačním čerpadle plynu tlaky v různých částech

9091 zařízení od tohoto tlaku odchylují, jak už bylo dříve zmíněno, v rozmezí od asi 0,15 MPa do asi 0,05 MPa.

Příliš vysoké tlaky však nemají být používány, aby bylo zajištěno, že nedojde k úniku Žádného významného nmnožství vytvrzovací látky z jaderníku X, který je složen z více částí a shora utěsněn plynovací deskou 3.

Aby se snadno přizpůsobila použitelnost zařízení znázorněných na obr. 1 obr. 2 různým a obzvláště zvýšeným množstvím plynu, která jsou přiváděna do plynovacího systému, je možno zařízení opatřit místo jednoho zásobníku se sníženým tlakem 15 více takovými paralelně zapojenými zásobníky 15., z nichž každý je opatřen uzavíracím ventilem 16. Tím jsou dány různé možnosti přizpůsobeni plynovacího systému měnícím se podmínkám, v případě, že se v jednotlivých výrobních sériích mění veikost vyráběných pískových výlisků a/nebo množství používaného vytvrzovacího plynu (např. v závislosti na množství pojivá v pískových tělech), nebo pokud má být podtlak nutný k nasátí vytvrzovacího plynu pro první plynovací krok nastaven na jinou hodnotu. Je možno zvolit kterýkoliv z různě velkých zásobníků 15 nebo je možno buď současně použit kombinace více zásobníků 15 nebo naopak současně jistou kombinaci těchto zásobníků z použtí vyloučit.

Konečně je možno zmínit možnost založenou na myšlence tohoto vynálezu, která spočívá v udržování množství inertního plynu na nízké úrovni ve prospěch zvýšení koncentrace vytvrzovacího plynu a dále v podpoře přivádění vytvrzovacího plynu pro první plynovací krok. Oba tyto eíekty je možno podpořit tím způsbem, že se místo pouhé evakuace zásobníku nebo zásobníků se sníženým tlakem 15 před započetím plynování rovněž částečně evakuuje oblast jaderníku χ. Toto se provede po nasazení plynovací desky 3. rovněž pomocí čerpadla 12 přes zásobník se sníženým tlakem 15. načež se uzavře ventil j8 nebo ventil 16 a zásobník 15 se dále evakuuje až do dosažení požadovaného tlaku.

Uspořádání zobrazené na obr. 4 (zásobník se sníženým tlakem, ventily a další podrobnosti nejsou uvedeny) znázorňuje shora otevřený jaderník 19 pro zhotovování pískových výlisků jednoduchých tvarů a o nepříliš velké tloušťce 2a. Jaederník 19 je rovněž použitelný ve stroji pro vstřelování jader a poté, co byl vstřelováním nebo nacpáváním jader nebo jinou obvyklou

- 16 9091 technikou naplněn formovacím pískem je neprodyšně uzavřen plynovací deskou 20 Za použití plynovacích technik znázorněných' na obr. 1 a 2 se pískové tělo plynuje tím způsobem, že po uvedeni vytvrzovacího plynu (první plynovací krok) se směs plynů uvádí do pískového těla 2a tím způsobem, že se cirkulující směs plynů vede plynovým cirkulačním okruhem 11 do vedeni , přicházejího od zdroje vytvrzovacího plynu (není znázorněn) a dále do plynovací desky 20, poté prochází pískovým jádrem 2a a opouští jej přeš štěrbinové trysky 10 ve dně jaderníku 19 do jednoho nebo více sběrných vedeni plynu 21, které obklopují jaderník 19 nebo jsou jeho součástí. Potom směs plynů vstupuje do do jednoho nebo více kanálků 22, které jsou součásti plynovací desky 20 a které spolu se sběrnými vedeními plynu 21 tvoří systém pro vedení plynu a konečně vystupuje z kanálků 22 do plynového cirkulačního okruhu 11 a je pomocí čerpadla 12 tak dlouho vracena do plynové desky 20 až pískové tělo 2a je vytvrzeno na pískovou formu. Vedení proudu plynu zmíněná v popisu týkajícím se obr. 3 výborným způsobem umožňují pracovat s nízkými tlaky cirkulujícího plynu, které nenarušují konzistenci pískového těla.

Příklady prpvedgní-.vy.náleau

Dále bude uvedeno pět příkladů zhotovení pískových forem zá použití zařízení znázorněného na obr. 1 (příklady 1 až 4) a za použití zařízení znázorněného na obr. 2 (příklad 5)

Při všech pokusech byl použit dvojsložkový systém syntetické pryskyřice, u kterého byla jedna komponenta přimíšena do formovacího písku jako pryskyřičné pojivo a druhou komponentou byl vytvrzovací plyn. Beta-Set-procesu)

- jako pryskyřičné pojivo

Reakčními složkami byly (podle fenolformaldehydová pryskyřice (resol) o hustotě 1,2 g/cm³ (při 20 <>C) a viskozitě asi 300 mPa.s;

- jako vytvrzovací činidlo mravenčam methylnatý o hustotě 0,97 g/cm³, o teplotě varu 32 «C a tlaku nasycených par 0,082 MPá při 20 ®C; molekulová hmotnost mravenčanu methylnatého je 60,05 g/mol;

- teoretická spotřeba vytvrzovacího činidla (mravenčanu činidla

9091 methylnatého) nutná k úplnému zreagování pryskyřičného pojivá (resol) je 12,6 g / 100 g pryskyřičného pojivá.

Obsah pryskyřičného pojivá ve formovacím písku byl v příkladu 1,8 hmot. % a v příkladech 2 až 5 kolem 2,0 hmotn. %.

Zhotovení pískového těla v jaderníku bylo ve všech případech prováděno vstřelováním při použití odpovídajících provozních podmínek.

Pokud byly prováděny srovnávací pokusy s dosavadním technologickým postupem, byly tyto pokusy prováděny se stejným strojem na vstřelování jader a se stejným zdrojem směsi vytvrzovacího a nosného plynu, se stejným přiváděcím zařízením a za stejných provozních podmínek. Zařízení pro provádění postupu podle vynálezu se liší od zařízení pro provádění obvyklého procesu v podstatě jen připojením vedení pro cirkulační okruh vytvrzovacího plynu. Použitý obvyklý postup odpovídal standardnímu plynováni pískového jádra jednorázovým průchodem směsi vytvrzovacího plynu a nosného plynu jaderníkem a odsátím plynů vycházejících z jaderníku do větrací šachty.

V příkladu 4 prováděné vytvrzování pískových jader pomocí přiváděného proudu vytvrzovacího plynu je založeno na stanovení obsahu emisi v odplynu stroje používaného k sériové výrobě. Stanovení byla nutná, protože stroje na vstřelování jader podléhají v Německu povolovacímu řízení podle čtvrtého výnosu k provádění spolkového zákona na ochranu čistoty ovzduší a podle technického návodu k udržování čistoty ovzduší.

Příklad 5 ukazuje provozní data a výsledky z probíhající sériové výroby pískových jader za použití postupu k nastřikování vytvrzovací látky (mravenčanu methylnatého), přičemž tento způsob výroby byl schválen teprve po provedení měření podle příkladu 4 na základě technického vývoje.

9091

Příklad 1

Srovnávací pokus pro přípravu pískových jader z 21 kg formovacího písku s 1,8 hmot % pryskyřičného pojivá (resol) pomoci mravenčaqu methylnatého jako vytvrzovacího plynu při užiti výchozí směsi vytvrzovacího plynu a nosného plynu o tlaku 0,15 Pa, měřeno před plynovací deskou.

obvyklý způsob podle tohoto vynálezu¹ doba přívodu plynu (s) doby pulzů²’ při přívodu plynu přívod (s)/ přerušení přívodu (s)

2/2 (7 impulzů) (prvý plyno; vací krok

1/1 (5 impulzů) čekací doba po ukončení přívodu vytvrzovacího činidla (s)

403 >

(druhý plynová cí krok) množství pojivá na jádro (g) 378

378 přivedené množství (g) 132 vytvrzovacího činidla vztaženo na pojivo (hmot. as) 35

59,24>

teoretická spotřeba vytvi— zovacího činidla (g) 47,6

47,6 teoretické množství nespo- 84 třebovaného vytvrzovacího činidla (g)

11,6

1) pokusy se vztahují na 125 uzavřených jader

2) přerušováním přívodu ze zdroje vytvrzovacího plynu

3) čekací dobou se rozumí doba cirkulace; podle výkonu čerpadla (asi 25 m^/hod) a při objemu plynu v uzavřeném systému asi 20 1 vykoná obsah směsi nosného a vytvrzovacího plynu asi třináct oběhů

4) střední hodnota 125 pokusů; stanoveno na základě úbytku hmotnosti zdroje nosného plynu

9091

Příklad 2

Srovnávací pokus pro přípravu pískových jader z 1,62 kg formovacího písku s 2,0 hmot % pryskyřičného pojivá (resol) pomocí mravenčanu methylnatého jako vytvrzovacího plynu při užití výchozí směsi vytvrzovacího plynu a nosného plynu o tlaku 0,15 Pa, měřeno před plynovací deskou.

	obvyklý způsob	podle tohoto vynálezu¹
doba přívodu plynu (s)	12	6 (prvý plynovací krok)
doby pulzů²’ při přívodu plynu	2/2	0,4/1,6
přívod (s)/ přerušení přívodu ( s )	(3 impulzy)	(3 impulzy)
čekací doba po ukončení	6	12³’
přívodu vytvrzovacího		(druhý plynova-
činidla (s)		cí krok)
množství pojivá na jádro (g)	32,4	32,4
přivedené množství (g) vytvrzovacího činidla vztaženo	31,3	7,8
na pojivo (hmot. %)	96,7	24,0
teoretická spotřeba vytvi— zovacího činidla (g)	3,9	3,9
teoretické množství nespo-	27,4	3,9

třebovaného vytvrzovacího činidla (g)

1) pokusy se vztahují na 4165 uzavřených jader

2) přerušováním přívodu ze zdroje vytvrzovacího plynu

3) čekací dobou se rozumí doba cirkulace; podle výkonu Čerpadla (asi 25 m³/hod) a při objemu plynu v uzavřeném systému asi 20 1 vykoná obsah směsi nosného a vytvrzovacího plynu asi čtyři až pět oběhů

9091

Příklad 3

Příprava pokusných tyčí 22 mm x 22 mm x 170 mm (4 tyč© v jednom jaderníku; podélná hrana tyčí ve směru proudění plynu) ze 132,5 g formovacího písku s 2,0 % pryskyřičného pojivá pomocí mravenčanu methylnatého jako vytvrzovaciho plynu při užití výchozí směsi vytvrzovaciho plynu a nosného plynu o tlaku 0,15 Pa, měřeno před plynovací deskou.

doba přívodu plynu¹* (s) doby pulzů¹* při přívodu plynu přívod (s)/ přerušeni přívodu ( s) čekací doba po ukončení přívodu vytvrzovaciho činidla (s) pevnost v ohybu po 3 hod. (N/cm²), 7 zkušebních vzorků střední hodnota (N/cm²) pevnost v ohybu po 72 hod. (N/cm²), 7 zkušebních vzorků střední hodnota (N/cm²)

obvyklý způsob		podle tohoto vynálezu
15		5 (prvý plyno vací krok)
1/1 (8 impulzů)	0,8/1,2 (3 impulzy)
		10 (druhý plynová cí krok)
12, 17, 18, 16, 18,	16, 12	12, 12, 13, 11 12, 11, 13
15,6		12,1
13, 12, 15, 13, 12,	15, 14	13, 14, 13, 12 12, 8, 14
13,4		12,3

1) Z dob přívodu plynu a z dob pulzů je možno odhadnout. Že spotřeba vytvrzovaciho plynu u zkušebních tyčí plynovaných podle tohoto vynálezu činí asi jednu třetinu spotřeby vytvrzovacíh<? plynu při použití obvyklým způsobem plynovaých zkušebních tyčí.

9091

Příklad 4

Měření emisí prováděná podle zákonných předpisů pro udržování čistoty vzduchu při přípravě pískových jader z formovacího písku s 2 hmot. % pryskyřičného pojivá (resolu) pomocí mravenčanu methylnatého jako vytvrzovacího plynu a při použití výchozí směsi vytvrzovacího plynu a nosného plynu o tlaku 0,15 Pa, měřeno před plynovací deskou.

Uvedené hodnoty jsou průměry měření v průběhu 30 minut.

Provozní podmínky stroje na vstřelování jader:

jmenovitý výkon(kg/h) množství zpracovaného formovacího písku (kg/h) množství zpracovaného pryskyřičného ppojiva (kg/h) množství zpracovaného mravenčanu methylnatého (kg/h)

Množství emisí:

nejvyšší stanovený hmotový proud (kg/h) mravenčan methylnatý fenol formaldehyd

200

132

2,6

0,55

0,069

0,131

0,375 nejnižší / nejvyšší stanovená koncentrace (mg/m³) přípustná mezní hodnota mravenčan methylnatý 23,8/30,5 100 fenol 0,074 / 0,080 20 formaldehyd 0,14 / 0,23 20

Příklad 5

Příprava pískových jader z pryskyřičného pojivá (resol) podle tohoto vynálezu za formovacího písku s 2,0 hmot. % vstřelováním jader a plynováním použití kapalného mravenčanu methylnatého jako vytvrzovacího činidla. Vytvrzovací činidlo je vstřikováno během (s přestávkami 5 až 38 s v jedné až třech dávkách po sobě nebo 8 s mezi jednotlivými dávkami), přičemž

9091 cirkulace vstřikování Výsledky se (asi 300 až je započata poněkud opožděně vzhledem a byla přerušena asi 15 s po ukončení vztahují vždy na jednodenní výrobu téhož 350 pískových jader).

k počátku dávkování. typu jader

pokus č.	1	2	3	4
množství formovacího písku na jedno jádro (kg)	14,0	6,4	7,79	% o	2
spotřeba pryskyřičného pojivá na jedno jádro (g)	280	128	155,8	120,4
teoretická spotřeba vytvrzovací látky (g)	35,3	16,1	19,6	15,2
použité množstí vytvrzovací látky v ml / v gramech	35/34,0	29/28,1	28/27,2	28/27	,2
teoretický přebytek vytvrzovací látky (Sfi)	-	74,5	38,8	78, 9
odhad objemu odpařené vytvrzovací látky (1)*>	13,0	10,5	10,2	10,2
pokus č.	5	6	7	8
množství formovacího písku na jedno jádro (kg)	4,95	4,27	22,0	21,5
spotřeba pryskyřičného pojivá na jedno jádro (g)	99	85,4	440	430
teoretická spotřeba vytvrzovací látky (g)	12,5	10,8	55,4	54, 2
použité množstí vytvrzovací látky v ml / v gramech	21/20,4	22/23,1	60/58,2	60/58	,2
teoretický přebytek vytvrzovací látky (%)	63,2	97,2	5,0	7,4
odhad objemu odpařené vytvrzovací látky (1)*>	7,6	7,9	21,7	21,7

9091 pokus č.

množství formovacího písku na jedno jádro (kg)

22,0

7,5

8,0

21,1 spotřeba pryskyřičného pojivá na jedno jádro (g)

440

150

160

422 teoretická spotřeba vytvrzovací látky (g)

55,4

18,9

20, 2

53,2 použité množstí vytvrzovací látky v ml / v gramech

75/72,8 20/19,4 36/34,9 44/42,7 teoretický přebytek vytvrzovací látky (?S)

31,4

2,6

72,8 odhad objemu odpařené vytvrzovací látky (l)^x>

27,0

7,2

13,0

15, 9 x> Vypočteno z použitého množství vytvrzovací látky a molekulové hmotnosti mravenčanu methylnatého za použití stavové rovnice ideálního plynu, podle které zaujímá (ideální) plyn objem 22,4 mol/1 (při 20 °C). Uvedené hodnoty mají poskytnout představu o objemu plynu, který pojme uzavřený plynovací systém (o volném objemu asi 20 1) je-li do něj uváděna vytvrzovací látka.

V příkladech 1 až 5 byly dosaženy výsledky, které výtečně splňují úkoly tohoto vynálezu. Podle tohoto vynálezu je možno připravovat vytvrzená písková jádra příp. pískové výlisky stejnou rychlostí jako při obvyklém postupu plynování při jednorázovém průchodu vytvrzovacího plynu pískovým tělem. Zatímco však je v závislosti na použitém technickém postupu nutno použít u systému, ve kterém pojivém na bázi syntetické pryskyřice je íenolíormaldehydová pryskyřice (resol) a vytvrzovacím činidlem je mravenčan methylnatý pro vytvrzení pojivá přebytek mravenčanu methylnatého, který odpovídá 200 až 700 % teoretického (stechiometrického) množství (viz příklady 1 a 2), je při postupu podle tohoto vynálezu a za použití techniky, při které je do uzavřeného systému uváděn vytvrzovací plyn jako směs vytvrzovacího plynu a nosného plynu, možno vystačit s množstvími vytvrzovací látky, která pouze mírně převyšují teeoretickou spotřebu (o 25 až 100 %·, příklady 1 a 2) .

9091

Proto jsou možné velké úspory mravenčanu methylnatého jako vytvrzovací látky a zachování čistoty ovzduší v rámci předepsaných maximálních hodnot emisí (příklad 4), aniž by to vyžadovalo opatření pro jímání, isolaci a případné zpracováni odpadních plynů. Jak ukazují výsledky pokročilé verze postupu, při které se vytvrzovací látka přivádí přímo jako kapalina do uzavřeného plynovacího systému (příklad 5), umožňuje postup podle tohoto vynálezu připravovat pískové výlisky pro odlévání kovů ztužené syntetickou pryskyřicí za použití vytvrzovacího činidla ve stechiometrickém nebo takřka stechiometrickém množství (pokusy 1, 5, 10), nebo dokonce v množství menším než stechiometrickém (pokus 5). Z výsledků zkoušek pevnosti v ohybu v přikladu 3 vyplývá, že pevnost a stabilita pískových výlisků vyrobených podle nového postupu podle tohoto vynálezu nejsou horší než tyto vlastnosti u pískových výlisků vyrobených běžným způsobem.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby pískových výlisků, zvláště pískových jader, ztužených syntetickou pryskyřicí a používaných pro odlévání kovů, který se provádí pomocí formovacího stroje na výrobu jader ve dvou výrobních krocích, přičemž

- prvý výrobní krok spočívá ve zformování pískového těla zmíněného pískového výlisku naplněním jaderniku nebo formovacího rámu formovacím pískem, který je směsí jádrařského písku s kapalným pryskyřičným pojivém schopným vytvrzení průchodem vytvrzovací složky v její plynné formě (vytvrzovací plyn) pískovým tělem výlisku

- a druhý výrobní krok spočívá v podrobení pískového těla vytvrzovací reakci, která nastává působením vytvrzovacího plynu na pískové tělo v neprodyšně uzavřeném systému, sestávajícím z jaderniku nebo formovacího rámu na jehož vrchní a spodní část je připojen plynový cirkulační okruh obsahující cirkulační čerpadlo plynu, tím způsobem, že vytvrzovací složka je buď pomocí nosného plynem nebo v kapalném stavu přiváděna do tohoto plynového cirkulačního okruhu a ve formě vytvrzovacího plynu za pomoci cirkulačního čerpadla plynu několikrát recirkulována jaderníkem nebo formovacím rámem, vyznačující se tím,

- že se před započetím druhého výrobního kroku sníží obsah plynu v původně vzduchem o atmosférickém tlaku naplněném uzavřeném systému o takové množství plynu, které přibližně odpovídá množství směsi vytvrzovacího plynu a nosného plynu vpouštěné do uzavřeného systému, případně o takové množství plynu, které se vytváří z vytvrzovací látky uváděné do uzavřeného systému v kapalné formě tím způsobem, že se evakuuje alespoň jeden ze zásobníků se sníženým tlakem (15), který je součástí plynového cirkulačního okruhu (11) a je zařazen za jaderníkem nebo formovacím rámem (1, 19), přičemž se v jaderniku nebo formovacímu rámu (1, 19) buď nadále udržuje atmosférický tlak, nebo se jaderník nebo formovací rám (1, 19) současně rovněž částečně evakuují,

- a že se při druhém výrobním kroku současně nebo skoro současně

9091 s vpouštěním vytvrzovacl složky do plynového cirkulačního^ okruhu (11) uzavřeného systému prováděným v blízkosti vstupní! části jaderníku nebo formovacího rámu (1, 19) působí na jaderník nebo formovací rám (1, 19) vysokým podtlakem vznikajícím zavzduěněním zásobníku se sníženým tlakem (15), který v prvém plynovacím kroku evakuuje nebo dále evakuuje jaderník nebo formovací rám (1, 19) a nasává vytvrzovací látku přiváděnou do systému přes pískové tělo, načež se ve druhém plynovacím kroku plynný obsah uzavřeného systému několikrát cirkuluje přes pískové tělo pomocí cirkulačního čerpadla plynu (12) až do plného vytvrzení pískového výlisku.
2. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že se k vytvrzení pískového těla používá syntetická pryskyřice, jejíž jedna složka je obsažena ve formovacím písku a jejíž druhá složka je vytvrzovací látka.
3. Způsob podle nároků 1 nebo 2, vyznačující se t í m, že se vytvrzovacl složka, která se dávkuje v kapalné formě vstřikuje do odpařováku (25) umítěného v plynovém cirkulačním okruhu (11), přičemž je možno zahájit cirkulaci plynného obsahu uzavřeného systému před ukončením vstřikování kapalné složky.
4. Způsob podle nároků 1 až 3, vyznačující se t í m, že se při prvém plynovacím kroku vytvrzovací plyn provádí pískovým tělem v několika impulzech, navzájem od sebe oddělených přestávkami v přivádění plynu.
5. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že se pro plnění jaderníku nebo formovacího rámu (1, 19) formovacím pískem používá technika vstřelování jader s tlaky vstřelovacího vzduchu s výhodou do 0,7 MPa.
6. Zařízení pro provádění druhého výrobního kroku (plynování) postupu podle jednoho z nároků 1 až 5 používající plynovacl desky, jaderníku nebo formovacího rámu, plynového cirkulačního

- 27 - 9091 okruhu, který j© připojen k plynovací desce a ke dnu jaderníXu nebo formovacího rámu a v němž je zařazeno cirkulační čerpadlo plynu, a vyznačující se tím, že v plynovém cirkulačním okruhu (11) je cirkulačnímu čerpadlu plynu (12) předřazen alespoň jeden zásobník se sníženým tlakem (15), jehož plynný obsah je možno po uzavření jednoho z před ním zařazených uzavíracích ventilů (16; 8) vyčerpávat pomoci cirkulačního čerpadla (12) přes toto čerpadlo (12) a dále přes trojcestný a dvojcestný ventil (17) do okolí a jehož objem je tak velký, aby vyrovnání příp. snížení podtlaku v tomto zásobníku dostačovalo k pojmutí směsi vytvrzovacího plynu a nosného plynu, která je přiváděna do uzavřeného systému nebo k pojmutí plynu, který vzniká při vypařování vytvrzovací látky přiváděné do tohoto systému v kapalné íázi.
7. Zařízeni podle nároku 6,vyznačující se tím, že se použije místo jednoho zásobníku se sníženým tlakem (15) více podobných zásobníků, které jsou paralelně zapojeny a mohou mít různé objemy a které je možno používat jednotlivě nebo kombi novaně.
8. Zařízení podle nároku 6 nebo nároku 7 k plynování pískového těla, pomocí vytvrzovacího plynu přiváděného do uzavřeného systému ze zdroje vytvrzovací látky s proudem nosného plynu, vyznačující se tím, že obsahuje přívod vytvrzovacího plynu (4), který ústí do plynového cirkulačního okruhu (11), přičemž jak přívod vytvrzovacího plynu, tak plynový cirkulační okruh (11) obsahují zpětný ventil (14; 13).
9. Zařízení podle nároku 6 nebo nároku 7 k plynování pískového těla pomocí vytvrzovací látky uváděné do uzavřeného systému v kapalné íormě, vyznačující se tím, že obsahuje vyhřívaný odpařovák (25), který je v plynovém cirkulačním okruhu (11) předřazen plynovací desce (3) a do kterého je vytvrzovací látka vstřikována pomocí dávkovaciho zařízení (23).
10. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 6 až 9 pro provádění postupu podle nároku 5, ve kterém stroj na vstřelování jader

- 28 - 9091 a jáderník nebo formovací rám (1) mají při vzájemném spolupůsobení alespoň jednu postranní komoru pro zachycování plynu (5) a jednu komoru pro zachycování plynu (6), která je umístěna na dně jaderníku nebo formovacího rámu (1) a ve kterém jsou komory pro zachycování plynu (5,6) spojeny štěrbinovými tryskami (9, 10) ve stěně jaderníku nebo formovacího rámu (1) s jeho vnitřním prostorem (2), vyznačující se tím, že obsahuje

- ventil (7) sloužící k vypouštění při vstřelování používaného vzduchu do okolí, který spolupůsobí s každou z postranních komor (5) pro zachycování plynu

- trojčestný a dvojčestný ventil (8) spojený s plynovým cirkulačním okruhem (11), spolupůsobící s komorou prd zachycováni plynu umístěnou na dně jaderníku nebo formovacího rámu (6) a složící k vypouštění při vstřelování používaného vzduchu do okolí a k řízení průchodu plynu plynovým cirkulačním okruhem (11), přičemž je možno ventily (7, 8) včetně trojčestného a dvojčestného ventilu (17) zařazeného za cirkulační čerpadlo plynu (12) řidit tím způsobem, že ventily (7,8) spolupůsobící s komorami pro zachycování plynu (5,6) jsou při vstřelování písku otevřeny do okolí a že při plynování pískového těla jsou ventily (7,8) spolupůsobící s komorami pro zachycování plynu (5,6) uzavřeny a nedovolují unikání plynu do okolí a že ventil (8) spolupůsobící s komorou pro zachycování plynu umístěnou na dně jaderníku nebo formovacího rámu (6) a ventil (17) zařazený zá cirkulačním čerpadlem plynu (12) jsou otevřeny pro průchod plynu plynovým cirkulačním okruhem (11).
11. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 6 až 9 pro provádění postupu podle nároků laž 5,vyznačujícíse tím, že formovací stroj na výrobu jader a jáderník nebo formovací rám pro své vzájemné solupůsobení obsahují alespoň

- jeden shora otevřený formovací rám (19) se štěrbinovými průchody (10) na dně, které vedou alespoň k jednomu kanálku pro vedení plynu (21) obklopujícímu formovací rám (19) nebo s ním integrovanému,

- plynovací desku (20), která nepropustně uzavírá formovací rám

9091 (19) opatřenou alespoň jedním integrovaným kanálkem pro vedení plynu (22), přičemž kanálky pro vedení púlynu (21, 22) jsou navzájem spojeny, přívod plynu (4) procházející přes plynovací desku (20), sloužící pro přivádění směsi vytvrzovacího a nosného plynu, příp. kapalné vytvrzovací látky pro prvý plynovací krok, a plynový cirkulační okruh, spojující kanálek nebo kanálky pro vedeni plynu (22) plynovací desky (20), sloužící k cirkulaci směsi plynů obsahující vytvrzovací plyn přes pískovou náplň (2a) jaderníku (19) v uzavřeném plynovém systému.