DK160679B - Fremgangsmaade og apparat til automatisk vanddosering til drift af en koeletromle til stoeberier til samtidig afkoeling af form- og kernesand samt gods. - Google Patents

Description

i

DK 160679 B

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fuldautomatisk drift af en køletromle til støberier til samtidig afkøling af fra formene udtømt form- og kernesand samt støbeemner 5 og herunder en automatisk dosering af den til opnåelse af optimale køleforhold nødvendige vandmængde. Sådanne køletromler er bl.a. kendt fra de tyske offentliggørelsesskrifter nr. 2.431.509 og nr. 2.822.333.

Ved moderne formstøbning er køletromler vigtige apparater.

10 På den ene side muliggør de en hurtig og automatisk produktion og på den anden side opnås der ved de afformede og sammen med sandet udslåede støbeemner en regelmæssig afkøling, der hindrer opbygning af spændinger, og formsandet er hurtigere til rådighed ved genanven-15 delse. Ud over disse fordele, der betinger en enklere og mere effektiv produktion, får disse køletromler stadig større betydning, idet de i forhold til det hidtil kendte betinger en arbejdsgang med mindre støj, mindre varmeudstråling og mindre støv, hvilket giver anledning 20 til en mere miljøvenlig og menneskevenlig arbejdsplads .

De kendte køletromler bringes til at rotere omkring den vandrette eller let skråtstillede tromleakse, hvorved det til køling bestemte gods bevæges fra indløbet til 25 udløbet. Kølingen sker ved hjælp af vandfordampning og der er derved tilvejebragt det problem, at der til et vilkårligt tidspunkt skal tilføres den nødvendige vandmængde, samt de heraf følgende betingelser, at der både ved indløbet samt under gennemløbet foregår 30 stadige ændringer, så at der hele tiden må foretages en korrigering. Disse forhold og navnlig den tilførte varmemængde kan f.eks. ændres derved, at der anvendes forskellige støbetemperaturer, at tidsafstandene mellem afformning og tilførelsen til køletromlen og dermed 35 indgangstemperaturen varierer, eller at der er tale om varierende volumenforhold mellem støbeemnerne og sandet. Også det tidsmæssige gennemløb for støberiemnet gennem køletromlen kan alt efter vægt og udformning af støbeemnet være underlagt ændringer.

2

DK 160679 B

Under det samlede gennemløb gennem køletromlen skal vandmængden være således afmålt, at sandet ikke klumper sammen og forbliver bevægeligt over alt i tromlen, så at der derved dels frembringes en vandfordampning som 5 følge af den store overflade, dels som følge af den effektive og flersidede berøring med metalfladerne.

Sandet må imidlertid ikke blive for tørt, da varmeafgivelsen derved reduceres, ligesom der ikke ved støvafgivelse må optræde for ufordelagtige tab af bentonit 10 og kulstøv, hvilket i væsentlig grad forurener afgangsluften. Sandet skal desuden med henblik på genanvendelse behandles i en vis udstrækning. Por opnåelse af en god funktion har det vist sig, at sandet ved udløbet fra tromlen skal have en temperatur på helst 15 under 50°C og et vandindhold på fra 1-2%, og støbegodset en temperatur på fra 60-100°C.

For at tage højde for disse forhold har der hidtil været arbejdet dels med empiriske, dels med indirekte eller på teoretiske beregninger funderede metoder.

20 Ofte reguleres vandtilførelsen manuelt, idet betjeningspersonalet modtager information fra iagttagelsen af tromlens indre med hensyn til damp- eller støvudvikling.

Ved denne metode er korrigeringen af vandtilførelsen selvsagt unøjagtig og iværksættes også først med en vis 25 tidsforsinkelse. Det har også været forsøgt at anvende føleorganer med termoelementer, jvf. de tyske offentliggørelsesskrifter nr. 2.822.333 og nr. 2.431.509. Her har det vist sig ufordelagtigt, at temperaturmålingen og overførelsen af de målte værdier går for langsomt til, at 30 reguleringen af vandtilførelsen kan styres spontant.

Desuden er sådanne føleorganer som følge af mekanisk beskadigelse for ømfindtlige, da de til opnåelse af en pålidelig måling i det bevægelige sand, hvori tillige støbeemnet er indlejret, må indstikkes i sandet.

3

DK 160679 B

Under arbejdet med at tilvejebringe automatiske procesforløb har der været udviklet indirekte metoder, hvor forud fastlagte størrelser, såsom forholdet mellem metal og sand, formenes vægtafvigelse før og efter 5 afstøbningen, tiden mellem afstøbningen og tilførelsen til køletromlen, indløbshastigheden og indløbs massen i køletromlen indføres i en styreenhed (computer).

Den programtekniske bearbejdning af dette store antal styrestørrelser leverer derpå impulserne til en regu-10 leringsenhed til indstilling af vandtilførselsventilen.

Et sådant styresystem nødvendiggør en meget bekostelig computerindretning, idet der til hver, ofte kun kortvarigt behandlede støberiserie skal foretages en programmering. En computerprogrammering kan imidlertid 15 ikke tage højde for de i støberiproduktionen uundgåelige uregelmæssigheder (betinget af smelteproces, kontrol og korrigering af smeltemassen, overføring a.f de fra støbeskeen til afstøbningen i formen, korte afbrydelser af den normale drift osv.). Der kan altså ej heller på 20 denne måde opnås en løsning af problemet med den optimale drift af en støberikøletromle.

Det er tillige kendt at anbringe boringer i tromlevæggen til maling af temperaturen af det udstrømmende sand, jf. tysk offentliggørelsesskrift nr. 2.607.265. Ved denne 25 fremgangsmåde opstår følgende vanskeligheder. Hvis hullerne er for små, tilstoppes de let, omvendt hvis de er for store, strømmer der for meget sand ud. Heller ikke målingerne af afgangstemperaturen ifølge tysk offentliggørelsesskrift nr. 2.822.333 har givet de ønskede resul-30 tater, da forholdene på kølestedet gengives for unøjagtigt. Desuden foregår også ved disse kendte metoder korrigeringen af vandtilførelsen med for stor tidsforsinkelse.

Ingen af de kendte fremgangsmåder tilvejebringer en i forhold til de aktuelle temperaturforhold umiddel-35 bart reagerende dosering af vandtilførelsen og endnu mindre en korrigering af vandtilførelsen svarende til 4

DK 160679 B

temperaturforholdene i løbet af gennemløbsbanen for det til køling bestemte gods i tromlen.

Opfindelsen har til formål at tilvejebringe en roterende støberikøletromle af den indledningsvis nævnte art, 5 hvor de i det foregående nævnte ulemper er fjernet, og hvor afkølingen af form- og kernesandet samt støbeemnerne foregår på optimal måde og i løbet af forholdsvis kort tid på reguleret og korrigerbar måde ved hjælp af en automatisk og spontantreagerende dosering af det 10 i køletromlen indførte vand. Opfindelsen angår således en fremgangsmåde og et apparat til løsning af denne opgave.

Fremgangsmåden til automatisk vanddosering til drift af en støberikøletromle for samtidig afkøling af form- og 15 kernesand samt støbegods er ejendommelig ved, at der i køletromlens indre foretages en berøringsløs måling af den fra det i tromlen anbragte, til køling bestemte gods udstrålede temperatur ved hjælp af i det mindste ét infrarødt kamera på kontinuerlig måde og med korte 20 tidsintervaller, at de målte temperaturer omdannes til tilsvarende elektriske signaler i en omformer, at der i en styreenhed dannes et styresignal af hvert enkelt af disse signaler eller af en middelværdi heraf, og at en indstillingsregulator derpå styrer en ved motorkraft eller ad 25 pneumatisk eller hydraulisk vej aktiveret doseringsventil til regulering af vandtilførelsen.

Tidsafstandene mellem to målinger kan udgøre fra i det væsentlige 0,1 til 10 sekunder. Brugbare middelværdier opnås allerede ved to målinger. Til beregningen af middelværdierne kan der anvendes efter hinanden føl-30 gende måleværdier fra et infrarødt kamera eller fra flere samvirkende infrarøde kameraer.

Opfindelsen angår endvidere et apparat til udøvelse af den nævnte fremgangsmåde, som er ejendommeligt ved, at der er 5

DK 160679 B

tilvejebragt et temperaturmåle- og vanddoseringsområde eller flere sådanne områder med følgende kendetegn: a) i køletromlens indre er der anbragt et infrarødt kamera eller et antal i gennemløbsretningen efter 5 hinanden eller ved siden af hinanden anbragte in frarøde kameraer, b) udenfor køletromlen er der placeret en styreenhed, som er indrettet til at modtage det infrarøde kameras temperaturværdisignaler og deraf danne et styre- 10 signal for regulering af vandtilførelsen, c) en vandtilførselsledning er anbragt i køletromlens indre og udmunder i udløbsrør, sprede- eller stråledyser, som er placeret i temperaturmåleområdet, d) i vandtilførselsledningen er der anbragt en dose- 15 ringsventil, som kan aktiveres ved motorkraft, ad hydraulisk eller pneumatisk vej, hvorved der til aktiveringen er tilvejebragt en af styreindretningen styret indstillingsregulator, og e) i gennemløbsretningen før doseringsventilen er der 20 anbragt en spærreventil, som ved sammenkobling med tromledrevet ved stilstand af tromlen afbryder vandtilfør sien.

Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningen, på hvilken 25 fig. 1 viser en køletromle med en i overensstemmelse med opfindelsen udformet vanddoseringsenhed, fig. 2 et tværsnit gennem denne køletromle, fig. 3 et infrarødt kamera, der ifølge opfindelsen er udstyret med et aggregat til renholdelse af optikken.

30 Ved den på tegningen viste udførelsesform er der tilvejebragt to i gennemløbsretningen med indbyrdes afstand placeret måleområder. Hvert måleområde nødvendiggør et fuldstændigt og uafhængigt arbejdende doseringssystem.

6

DK 160679 B

Køletromlen 1 er forsynet med et indløb 2 for det til afkøling bestemte gods og et udløb 3, hvorfra de afkølede støbeemnerfjernes. Det afkølede sand risler ud gennem perforeringer ved køletromlen l's udløbsende og 5 afgives til et transportbånd.

Til det fra indløbsenden regnet første måleområde er der monteret et infrarødt kamera 4a. Dette infrarøde kamera 4a's optik er, således som det også er tilfældet ved de yderligere infrarøde kameraer 4, og som det fremgår 10 af fig. 2, fortrinsvis rettet mod et midterområde eller et område med omtrent den største tykkelse af kølegodset 11, således som dette indstiller sig i afhængighed af den ved pilen antydede omdrejning af køletromlen 1 (fig. 2) . Måleobjektaf standen er af hasngig 15 af den anvendte optik. Det første måle- og vanddoseringsområde skal derved være placeret i det område, hvor det af sandet medførte vand fordamper i størst omfang, og hvor de fra formen hidrørende sandklumper brydes sammen.

20 Fra det infrarøde kamera 4a eller den heri indbyggede måleomformer fører den elektriske ledning 15a frem til styreenheden 5a. Her dannes der svarende til de modtagne måleværdier med korte tidsintervaller på fortrinsvis 1-3 sekunder et styresignal, hvorved indstillingsregu-25 latoren 6a giver anledning til en ved motorkraft eller ad hydraulisk eller pneumatisk vej frembragt aktivering af doseringsventilen 7a i vandtilførselsledningen 8a. Fortrinsvis anvendes en pneumatisk indstillingsregulator.

30 Til dannelsen af reguleringssignalet kan de enkelte måleværdisignaler eller en middelværdi af flere efter hinanden følgende måleværdisignaler anvendes. Navnlig ved store køletromler kan der også anvendes flere infrarøde kameraer for hvert måle- og doseringsområde,

DK 160679B

7 af hvilke måleværdisignaler der derpå dannes en middelværdi .

Fra doseringsventilen 7a er vandtilførselsledningen 8a ført ind i køletromlen l's indre, hvor den afgiver den 5 til et eller flere udløbsrør, sprede- eller stråledyser 9a optimale vandmængde til opnåelse af den ønskede køle- og konditioneringseffekt. Udløbsrørene, sprede-eller stråledyserne 9 kan med fordel være rettet således opad, at deres mundinger ligger oven over vandtilførsels-10 ledningen 8a.

I gennemløbsretnin^n foran doseringsventilen 7a er der placeret en spærreventil 10a, ved hjælp af hvilken vandtilførelsen afbrydes øjeblikkeligt ved stilstand af køletromlen 1. Der kan med fordel anvendes en elektro-15 magnetisk aktiveret spærreventil, som styres gennem styrestrømmen til køletromlefremdrivningen.

For justering af installationen er doseringsventilen 7a's nulstilling regulerbar.

Aggregatet arbejder fuldautomatisk på den måde, at den 20 aktuelle temperatur umiddelbart og tillige meget hurtigt og pålideligt indvirker på vandtilførelsen henholdsvis dennes dosering, og at der pr. måle- og doseringsområde kun tilføres så meget vand, at sandet forbliver risle-dygtigt, men uden at tørre ind.

25 Ved den viste udførelsesform er der også tilvejebragt et andet måleområde med selvstændigt arbejdende doseringssystem. Dette er på samme måde som ved det i det foregående beskrevne system opbygget af og omfatter et infrarødt kamera 4b, en elektrisk ledning 15b, en 30 styreindretning 5b, indstillingsregulatoren 6b, doseringsventilen 7b, vandtilførselsledning 8b, udløbsrørene, sprede- eller sprøjtedyserne 9b samt spærreventilen 10b.

8

DK 160679 B

Afstanden mellem de to måle- og doseringsområder vælges på en sådan måde, at der efter intensiv afdampning af det i det første område tilførte vand, i det andet område foregår en yderligere vandtilførsel i afhængighed af den 5 der målte temperatur. Ved udmålingen af afstanden er tillige tromlens længde, diameter samt omdrejningshastighed af betydning.

Det er ganske vist muligt at anvende kun ét måle- og doseringsområde, men ved anbringelsen af to og eventuelt 10 endnu flere områder, som afmåler temperaturforholdene i køletromlens indre, henholdsvis de deri indførte emner ved tilførelsen som under gennemløbet på kontinuerlig måde, opnås en bedre afkøling af den ofte uregelmæssigt varierende varmemængde, så at der på ethvert 15 sted i køletromlen tilføres netop den der nødvendige vandmængde, så at der opnås en optimal afkøling. Til udvælgelsen af sådanne af flere fag bestående udstyr er f.eks. længden, diameteren, omdrejningsantallet og øvrige konstruktions- og driftskendetegn ved køle-20 tromlen samt støbeprogrammets art retningsgivende.

Med fordel kan der anvendes infrarøde kameraer, der ud over den sædvanlige kølekappe også er forsynet med en yderligere kappe, hvorigennem trykluften ledes på en sådan måde, at den strømmer ud omkring kamera-25 linsen og herved har en sådan strømningsretning, at støv, dampe og gas ikke kan føres frem til linsen.

Et sådant kamera er skematisk vist i fig. 3'.

Det infrarøde kamera 4 er således omgivet af et beskyttelseshus 12, at der dannes et mellemrum omkring 30 kameraets ydervæg. Ved indstrømningsstudsen 13 tilføres trykluft, der, som antydet ved pilene, strømmer omkring kameraet og videre omkring det optiske system og ud herfra og derpå hen over det ud over det optiske system ragende beskyttelsesrør 16. Det normale kølesy- 9

DK 160679 B

stems gennemløbsmedium har et ved henvisningstallet 14 betegnet tilslutningskabel og en ved henvisningstallet 17 betegnet rørledning. Foruden renholdelse af det optiske system tjener beskyttelseshuset 12 tillige 5 til varmeisolering og mekanisk beskyttelse.

Opfindelsen indebærer den fordel, at der for hvert støbeprogram, for ethvert forhold mellem sand og metal og for alle størrelser af støbegodset opnås en fuldautomatisk tilførsel af den optimale vandmængde, hvorved denne 10 automatik tillige ved alle de i støberidrift uundgåeligt forekommende uregelmæssigheder og ved ændring af støberiprogrammet er fuldt virksomt, og som med få sekunders varighed kan ændre vandtilførelsen efter de i øjeblikket givne forhold. Apparatet er konstruk-15 tivt enkelt og kan tilpasses dels alle køletromle-konstruktioner, dels forskellige driftsmetoder.

Claims (12)

1. Fremgangsmåde til automatisk vanddosering til drift af en køletromle (1) til støberier for samtidig 5 afkøling af form- og kernesand samt gods (11), k ende-tegnet ved, at der i køletromlens (1) indre foretages en berøringsløs måling af den fra det i tromlen anbragte, til køling bestemte gods (11) udstrålede temperatur ved hjælp af i det mindste ét infrarødt kamera (4, 4a, 4b) på 10 kontinuerlig måde og med korte tidsintervaller, at de målte temperaturer omdannes til tilsvarende elektriske signaler i en omformer, at der i en styreenhed (5a, 5b) dannes et styresignal af hvert enkelt af disse signaler eller af en middelværdi heraf, og at en indstillingsregu-15 lator (6a, 6b) derpå styrer en ved motorkraft eller ad pneumatisk eller hydraulisk vej aktiveret doseringsventil (7a, 7b) til regulering af vandtilførelsen.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at de fortløbende temperaturmålinger og 20 dermed indstillingen af vanddoseringen foretages med tidsintervaller på fra 0,1 til 10 sekunder.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at man på kølegodsets (H) gennemløbsbane afmåler temperaturen i flere, med indbyrdes afstand 25 anbragte områder og doserer vandtilførelsen i de pågældende tilhørende områder i afhængighed heraf, hvorved den første måling og dosering udføres der, hvor det af sandet medbragte vand er fordampet i størst omfang, og hvor de fra formen hidrørende 30 sandklumper er smuldret, medens den anden og eventuelt yderligere målinger og doseringer udføres der, hvor det i det første eller forudgående område tilførte vand er fordampet i størst omfang. DK 160679 B

4. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1 til 3, kendetegnet ved, at der til justering af anlægget foretages en regulering af vanddoseringsventilens (7a, 7b) nulstilling.

5. Apparat til brug ved udøvelse af en fremgangs måde ifølge et af kravene 1 til 4, kendetegnet ved, at der er tilvejebragt et temperaturmåle- og vanddoseringsområde eller flere sådanne områder med følgende foranstaltninger: 10 a) i køletromlens (L) indre er der monteret et infrarødt kamera (4) eller et antal efter hinanden, ved siden efter hinanden eller forsat i forhold til hinanden anbragte infrarøde kameraer (4a, 4b) b) uden for køletromlen (1) er der anbragt en styre- 15 indretning (5), der modtager temperaturværdisig nalet fra det infrarøde kamera og deraf danner et styresignal til regulering af vandtilførelsen, c) en vandtilførselsledning (8) er ført ind i køletromlens indre og udmunder i udløbsrør, sprede- 20 eller sprøjtedyser (9), som er placeret i tempera turmåleområdet, d) i vandtilførselsledningen (8) er der placeret en doseringsventil (7), som kan aktiveres ved motorkraft eller ad pneumatisk eller hydraulisk vej, 25 idet der til denne aktivering er tilvejebragt en af styreindretningen (5) styret indstillingsregulator (6) , og e) i gennemløbsretningen foran doseringsventilen (7) er der placeret en spærreventil (10), der ved sammen-30 ' kobling med tromledrevet . afbryder vandtilførelsen ved stilstand af tromlen.

6. Apparat ifølge krav 5, kendetegnet ved, at det infrarøde kameras (4) (fig. 2) optik er indstillet mod et midterområde eller et område, hvor 35 kølegodset (11) er tykkest, således som kølegodset (11) placeres som følge af køletromlens drejning DK 160679B (fig. 2) .

7. Apparat ifølge krav 5 eller 6, kendetegnet ved, at det første temperaturmåle- og vanddoseringsområde er anbragt på det sted i køletromlen, 5 hvor det af sandet medbragte vand er fordampet i størst omfang, og hvor de ud af formen kommende sandklumper er smuldret,

8. Apparat ifølge et af kravene 5 til 7, kendetegnet ved, at der er tilvejebragt et andet 10 eller yderligere temperaturmåle- og vanddoseringsområde på det sted i køletromlen, hvor det i det foregående område tilførte vand er fordampet i størst omfang,

9. Apparat ifølge et af kravene 5 til 8, kendetegnet ved, at udløbsrørene, sprede- eller sprøjte- 15 dyserne (9) (fig. 2) er rettet således opad, at deres munding er placeret ovenover vandtilførselsledningen (8) .

10. Apparat ifølge et af kravene 5 til 9, kendetegnet ved, at spærreventilen (1Q) er en elektro- 20 magnetisk ventil, som styres gennem styrestrømmen til fremdrivning af køletromlen.

11. Apparat ifølge et af kravene 5 til 10, kendetegnet ved, at doseringsventilen (7) har en regulerbar nulstilling.

12. Apparat ifølge et af kravene 5 til 11, ken detegnet ved, at der er tilvejebragt et infrarødt kamera (4) (fig. 3) med et ydre beskyttelseshus (12), som danner et mellemrum omkring det infrarøde kameras ydre væg, en på kameraets bagside beliggende 30 tilførselsstuds (13) for trykluft, en omkring kameraets optik placeret ringspalte og et ud over optikken ragende beskyttelsesrør (16).