EP0015530A1 - Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Wasserdosierung zum Betreiben einer Giessereikühltrommel für das gleichzeitige Kühlen von Form- und Kernsand und Guss - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Wasserdosierung zum Betreiben einer Giessereikühltrommel für das gleichzeitige Kühlen von Form- und Kernsand und Guss Download PDF

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EP0015530A1
EP0015530A1 EP80101056A EP80101056A EP0015530A1 EP 0015530 A1 EP0015530 A1 EP 0015530A1 EP 80101056 A EP80101056 A EP 80101056A EP 80101056 A EP80101056 A EP 80101056A EP 0015530 A1 EP0015530 A1 EP 0015530A1
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EP
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water
cooling drum
sand
cooling
metering
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EP80101056A
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Hans Schetter
Rudi Münkel
Günter Hertlein
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Carl Schenck AG
Original Assignee
Dossmann Eisengriesserei und Maschinenfabrik GmbH
Dossmann Eisengiesserei und Maschinenfabrik GmbH
Dossmann Eisengriesserei GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C5/00—Machines or devices specially designed for dressing or handling the mould material so far as specially adapted for that purpose
    • B22C5/08—Machines or devices specially designed for dressing or handling the mould material so far as specially adapted for that purpose by sprinkling, cooling, or drying
    • B22C5/085—Cooling or drying the sand together with the castings

Definitions

  • the invention relates to the fully automatic operation of a foundry cooling drum for the simultaneous cooling of mold and core sand and casting emptied from the mold, and to the automatic metering of the amount of water required for optimal cooling conditions.
  • the cooling drums are important facilities. On the one hand, they allow a faster and automated operating process. On the other hand, a more uniform and stress-avoiding cooling is achieved with the demolded casting, which is circulated together with the sand, and the molding sand is available for reuse more quickly. In addition to these production advantages, these cooling drums are becoming increasingly important because less noise, less heat radiation and less dust are generated compared to previous working methods, and more environmentally friendly and humane conditions are created at the workplace.
  • These cooling drums are rotated around the horizontal or slightly inclined drum axis, whereby the material to be cooled moves from the inlet to the outlet.
  • the cooling takes place by means of water evaporation and there is the problem at all times of supplying the amount of water with which the given conditions, which are subject to constant changes both at the inlet and during the passage, are currently taken into account.
  • These conditions in particular the amount of heat introduced, change e.g. in that different casting temperatures. be used that the time intervals between casting and entry into the cooling drum and thus the inlet temperatures change or that there is a changing volume ratio of casting to sand.
  • the passage of the casting through the cooling drum over time can also be subject to changes depending on the weight and shape of the casting.
  • the amount of water should be measured so that the sand does not clump and remains free-flowing at every point of the drum, on the one hand so that it causes good water evaporation due to the large surface area, and on the other hand due to good and versatile contact with the metal surfaces .
  • the sand must not become too dry either, since otherwise the heat dissipation will decrease, losses of bentonite and coal dust, which are not negligible due to the development of dust, and the exhaust air cleaning system will be heavily polluted.
  • the sand should also be conditioned to a certain extent for reuse. For a good operation, it was found that the sand at the outlet of the drum should have a temperature below 50 ° C and a water content of 1 to 2% and the casting should have a temperature of 60 to 100 ° C.
  • None of the known methods permits a metering of the water addition which responds directly to the current temperature, and much less a correction of the water addition in accordance with the temperature change over the course of the passage of the material to be cooled in the drum.
  • the invention relates to a method and an apparatus for solving this problem.
  • the method for automatic water metering for operating a foundry cooling drum for the simultaneous cooling of molding sand and core sand and casting is characterized in that in the interior of the drum the temperature emitted by the material to be cooled, which is to be cooled, is contactless and continuously at short intervals by means of at least one infrared camera it is measured that electrical signals corresponding to the measured temperatures are formed in a converter, that a control signal is formed from each of these signals or from the mean value of several signals in a control device, which then controls the positioner of a motor-operated, pneumatic or hydraulic valve for controls the water supply.
  • the time intervals between two measurements can be approximately 0.1 to 10 seconds.
  • Usable mean values are already obtained from two measurements. Successive measured values from an infrared camera or the measured values from several infrared cameras can be used as the basis for calculating mean values.
  • each measuring range serves a complete and independently working dosing system.
  • the cooling drum 1 has an inlet 2 for the goods to be cooled and an outlet 3, where the cooled castings are removed.
  • the cooled sand trickles through perforations at the outlet end of the cooling drum 1 onto a conveyor belt.
  • the infrared camera 4a is installed for the first measuring range, as seen from the inlet.
  • the optics of this infrared camera 4a (as well as any other infrared camera 4), as can be seen in FIG. 2, is preferably directed to a central location or a location of approximately the greatest thickness of the refrigerated goods 11, as is the case as a result of the , the rotation of the cooling drum 1 indicated by the arrow (see FIG. 2).
  • the object distance depends on the optics used.
  • the first measuring and water metering area should be where the water brought along by the sand has largely evaporated and the lumps of sand coming out of the mold have disintegrated.
  • the electrical line 15a leads from the infrared camera 4a or its built-in transmitter to the control device 5a.
  • a control signal is formed at short time intervals of preferably 1 to 3 seconds and sent to the position controller 6a of the motorized, hydraulically or pneumatically operated metering valve 7a in the water supply line 8a.
  • Pneumatic positioners are preferably used.
  • the individual measured value signals or an average of several successive measured value signals can be used to form the control signal.
  • a plurality of infrared cameras can be used for each measuring and metering area, from whose measured value signals an average is formed.
  • the water supply line 8a is led into the interior of the cooling drum 1, where it delivers the optimal amount of water for the desired cooling and conditioning effect through one or more outlet pipes, spray or spray nozzles 9a.
  • the outlet pipes, spray or spray nozzles 9 are thus advantageous directed above that their mouths are above the water supply line 8a.
  • shut-off valve 10a In the direction of flow before the metering valve 7a there is the shut-off valve 10a, with which the water supply is interrupted immediately when the cooling drum 1 is at a standstill. It is advantageous to use an electromagnetically operated shut-off valve which is controlled by the control current of the cooling drum drive.
  • the zero position of the metering valve 7a can be regulated.
  • the device works fully automatically in such a way that the current temperature acts immediately and therefore very quickly and reliably on the water supply or its metering and that only so much water is supplied per measuring and metering area that the sand remains free-flowing, but not too dry becomes.
  • a second measuring range with an independently operating metering system is also provided.
  • This is constructed in the same way as the system described above and includes the infrared camera 4b, the electrical line 15b, the control device 5b, the positioner 6b, the metering valve 7b, the water supply line 8b, the outlet pipes, spray or spray nozzles 9b and that Shut-off valve 10b.
  • the distance between the two measuring and metering areas is dimensioned such that after the water added in the first area has largely evaporated, further water is added in the second area depending on the temperature measured there.
  • the drum length and diameter as well as the speed of rotation also play a role.
  • infrared cameras which, in addition to the normal cooling jacket, are provided with another jacket through which compressed air is passed so that it emerges around the camera lens and has a flow direction such that dust, vapors and gases are not used Lens can reach.
  • 3 shows the diagram of such a camera.
  • the infrared camera 4 is surrounded by a protective housing 12 so that an intermediate space is formed around the outer walls of the camera. Compressed air is introduced through the inlet connection 13 and flows around the camera, as indicated by the arrows, and flows out around the optics and then flows out through the protective tube 16 extending beyond the optics. With 14 daa connecting cable and 17 the pipe for the flow medium of the normal cooling system is called.
  • the protective housing 12 also serves to provide thermal insulation and protection against mechanical damage.
  • the invention offers the advantage that for every casting program, every ratio of sand to metal and every casting size, the optimal amount of water is supplied fully automatically, this automatic also being fully effective in all irregularities that are unavoidable in the foundry operation and when the casting program is changed and the water supply is achieved in a matter of seconds adapts to the current situation.
  • the device is structurally simple and adaptable, on the one hand to all cooling drum constructions, on the other hand to all operating characteristics.

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Abstract

Im Innenraum der Kühltrommel wird die von dem eingebrachten, zu kühlenden Gut ausstrahlende Temperatur berührungslos mittels mindestens einer Infrarot-Kamera fortlaufend in kurzen Zeitabständen gemessen. In einem Umformer werden den gemessenen Temperaturen entsprechende Signale gebildet. In einer Steuereinrichtung wird aus jedem einzelnen dieser Signale oder aus dem Mittelwert mehrerer Signale ein Stellsignal gebildet, das dann den Stellungsregler eines motorisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigten Dosierventils für die Wasserzufuhr steuert.
Die Vorrichtung enthält ein Temperaturmess- und Wasserdosierbereich oder mehrere solcher Bereiche mit je folgenden Merkmalen: a) im Innenraum der Kühltrommel (1) ist eine Infrarot-Kamera (4) oder eine Mehrzahl hintereinander, nebeneinander oder versetzt angeordneten Infrarot-Kameras installiert; b) ausserhalb der Kühltrommel (1) befindet sich eine Steuereinrichtung (5), welche die Temperaturmesswertsignale der Infrarot-Kameras aufnimmt und daraus ein Steuersignal für die Wasserzufuhr bildet; c) eine Wasserzuführleitung (8) ist in den Innenraum der Kühltrommel geführt und mündet in Auslaufrohre, Spritz- oder Sprühdüsen (9), die im Temperaturmessbereich liegen; d) in der Wasserzuführleitung (8) befindet sich ein Dosierventil (7), das motorisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigt ist, wobei für diese Betätigung ein von der Steuereinrichtung (5) gesteuerter Stellungsregler (6) vorgesehen ist; e) in Durchlaufrichtung vor dem Dosierventil (7) befindet sich ein Absperrventil (10), das durch Koppelung mit dem Trommelantrieb bei Trommelstillstand die Wasserzufuhr unterbricht.

Description

  • Die Erfindung betrifft den vollautomatischen Betrieb einer Gießereikühltrommel für das gleichzeitige Kühlen von aus der Form entleertem Form- und Kernsand und Gußstück, und hierbei die automatische Dosierung der für optimale Kühlungsbedingungen jeweils erforderlichen Wassermenge.
  • Beim heutigen Betrieb der Formgießerei sind die Kühltrommeln wichtige Einrichtungen. Einerseits erlauben sie einen schnelleren und automatisierten Betriebsablauf. Andererseits wird bei dem entformten und zusammen mit dem Sand umgewälzten Gußstück eine gleichmäßigere und Spannungen vermeidende Kühlung erreicht und der Formsand steht schneller zur Wiederverwendung zur Verfügung. Neben diesen, der Produktion dienenden Vorteilen gewinnen diese Kuhltrommeln zunehmend an Bedeutung, weil gegenüber früheren Arbeitsweisen weniger Lärm, weniger Hitzeabsfahlung und weniger Staub entsteht und umweltfreundlichere Verhältnisse und humanere Bedingungen am Arbeitsplatz geschaffen werden.
  • Diese Kühltrommeln werden um die horizontale oder leicht geneigt angeordnete Trommelachse gedreht, wobei sich das zu kühlende Gut vom Einlauf zum Auslauf bewegt. Die Kühlung erfolgt mittels Wasserverdunstung und es besteht das Problem, zu jedem Zeitpunkt die Menge an Wasser zuzuführen, mit der die jeweils gegebenen Bedingungen, die sowohl am Einlauf als auch während des Durchlaufs ständigen Aenderungen unterliegen, momentan berücksichtigt werden. Diese Bedingungen, insbesondere die eingebrachte Wärmemenge, ändern sich z.B. dadurch, daß verschiedene Gießtemperaturen ange-. wendet werden, daß die Zeitabstände zwischen Vergiessen und Einlauf in die Kühltrommel und damit die Eingangstemperaturen wechseln oder daß ein wechselndes Volumenverhältnis von Gußstück zu Sand vorliegt. Auch der zeitliche Durchlauf des Gußstücks durch die Kühltrommel kann je nach Gewicht und Gestalt des Gußstücks Aenderungen unterworfen sein. Während des gesamten Durchlaufs durch die Kühltrommel soll die Wassermenge so bemessen werden, daß der Sand nicht klumpt und an jeder Stellte der Trommel gut rieselfähig bleibt, einerseits damit er durch große Oberfläche eine gute Wasserverdunstung bewirkt, andererseits wegen einer guten und vielseitigen Berührung mit den Metallflächen. Der Sand darf aber auch nicht zu trocken werden, da sonst die Wärmeabfuhr nachläßt, durch Staubentwicklung nicht zu vernachlässigende Verluste an Bentonit und Kohlenstaub auftreten und die Abluftreinigung stark belastet wird. Der Sand soll auch für die Wiederverwendung in gewissem Maße konditioniert werden. Für eine gute Wirkungsweise wurde festgestellt, daß am Auslauf der Trommel der Sand eine Temperatur möglichst unter 50°C und einen Wassergehalt von 1 bis 2 % und der Guß eine Temperatur von 60 bis 100°C haben soll.
  • Um diesen Verhältnissen Rechnung zu tragen, wurde bisher teils mit empirischen, teils mit indirekten bzw. auf theoretischen Berechnungen fußenden Methoden gearbeitet.
  • Vielfach ausgeübt wird die manuelle Regulierung der Wasserzufuhr, wobei die Bedienungsperson ihre Richtlinie aus der Beobachtung des Trommelinnenraums bezüglich Dampf- oder Staubentwicklung gewinnt. Bei dieser Methode sind naturgemäß die Korrekturen der Wasserzugabe ungenau und kommen auch erst verzögert zur Auswirkung. Man hat auch versucht Meßfühler mit Thermoelementen einzusetzen. Hier zeigte sich der Nachteil, daß die Temperaturmessung und die Meßwertübertragung zu träge ist, um die Regulierung der Wasserzufuhr spontan steuern zu können. Außerdem sind derartige Meßfühler gegen mechanische Beschädigungen zu empfindlich, da sie für eine zuverlässige Messung in den bewegten Sand, in dem sich auch die Gußstücke befinden, eintauchen müssen.
  • Im Zuge der Automatisierungsbestrebungen hat man dann indirekte Methoden entwickelt, bei denen vorgegebene Größen, wie Verhältnis von Metall zu Sand, Verwiegen der Formen vor und nach dem Abgießen, Zeit zwischen Abgießen und Einlauf in die Kühltrommel, Einlaufgeschwindigkeit und -masse in die Kühltrommel in eine Steuereinrichtung (Computer) eingegeben wurden. Die programmatische Verarbeitung dieser Vielzahl von Steuerungsgrößen liefert dann die Impulse für einen Stellungsregler des Wasserzufuhrventils.
  • Ein solches Steuerungssystem bedingt eine sehr kostspielige Computereinrichtung, für die für jede- oft kurzfristig beauftragte - Gußserie eine Programmierung zu erstellen ist. Eine Computerprogrammierung kann aber nicht die im Gießereibetrieb unvermeidlichen Unregelmäßigkeiten (bedingt durch Schmelzprozeß, Kontrolle und Korrektur der Schmelze, Ueberfüh rung von der Gießpfanne bis zum Abgießen in die Form, kurze Unterbrechungen des normalen Arbeitsablaufs u. dgl.) berücksichtigen. Man kam also auch auf diesem Wege nicht zu einer Lösung des Problems der optimalen Betriebsbedingungen einer Gießereikühltrommel.
  • Man hat auch in der Trommelwand Bohrungen angebracht, um die Temperatur des herausriuselnden Sandes zu messen. Hierbei gab es folgende Schwierigkeiten: Sind die Löcher zu klein, verstopfen sie leicht, sind sie grösser, rieselt zu viel Sand heraus. Auch die Messungen der Ablufttemperatur führte nicht zum Erfolg, da sie die Verhältnisse am Ort der Kühlung zu ungenau wiedergibt. Außerdem erfolgt auch bei diesen beiden Methoden die Korrektur der Wasserzufuhr mit zu großer Verzögerung.
  • Keine der bekannten Methoden gestattet eine auf die aktuelle Temperatur unmittelbar reagierende Dosierung der Wasserzugabe und noch viel weniger eine Korrektur der Wasserzugabe entsprechend dem Temperaturgang im Verlauf der Durchlaufsstrecke des zu kühlenden Gutes in der Trommel.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einer rotierenden Gießereikühltrommel der genannten Art - unter Vermeidung der vorstehend beschriebenen Nachteile - die Kühlung von Form- und Kernsand und Gußstücken in optimaler und innerhalb kürzester Zeitabstände korrigierbarer Weise mittels einer automatisierten und spontan reagierenden Dosierung der in die Kühltrommel einzuleitenden Wassermenge zu erreichen. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Lösung dieser Aufgabe.
  • Das Verfahren zur automatischen Wasserdosierung zum Betreiben einer Gießereikühltrommel für das gleichzeitige Kühlen von Form- und Kernsand und Guß ist dadurch gekennzeichnet, daß im Innenraum der Trommel die von dem eingebrachten, zu kühlenden Gut ausstrahlende Temperatur berührungslos mittels mindestens einer Infrarot-Kamera fortlaufend in kurzen Zeitabständen gemessen wird, daß in einem Umformer, den gemessenen Temperaturen entsprechende elektrische Signale gebildet werden, daß in einer Steuereinrichtung aus jedem einzelnen dieser Signale oder aus dem Mittelwert mehrerer Signale ein Stellsignal gebildet wird, das dann den Stellungsregler eines motorisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigten Ventils für die Wasserzufuhr steuert.
  • Die Zeitabstände zwischen zwei Messungen können etwa 0,1 bis 10 sec. betragen. Brauchbare Mittelwerte erhält man bereits aus zwei Messungen. Für die Berech- nung von Mittelwerten können aufeinanderfolgende Meßwerte einer Infrarot-Kamera oder die Meßwerte mehrerer Infrarot-Kameras zugrundegelegt werden.
  • Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperaturmeß-und Wasserdosierbereich oder mehrere solcher Bereiche mit je folgenden Merkmalen vorgesehen ist bzw. sind:
    • a) im Innenraum der Kühltrommel ist eine Infrarot-Kamera oder eine Mehrzahl von in Durchlaufrichtung hintereinander, nebeneinander oder versetzt angeordneten Infrarot-Kameras installiert,
    • b) außerhalb der Kühltrommel befindet sich eine Steuereinrichtung, welche die Temperaturmeßwertsignale der Infrarot-Kameras aufnimmt und daraus ein Steuersignal für die Wasserzufuhr bildet,
    • c) eine Wasserzuführleitung ist in den Innenraum der Kühltrommel geführt und mündet in Auslaufrohre, Spritz- oder Sprühdüsen, die im Temperaturmeßbereich liegen,
    • d) in der Wasserzuführleitung befindet sich ein Dosierventil, das motorisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigt wird, wobei für diese Betätigung ein von der Steuereinrichtung gesteuerter Stellungsregler vorgesehen ist,
    • e) in Durchlaufrichtung vor dem Dosierventil befindet sich ein Absperrventil, das durch Kopplung mit dem Trommelantrieb bei Trommelstillstand die Wasserzufuhr unterbricht.
  • Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird eine, in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform beschrieben.
    • Fig. 1 zeigt die Kühltrommel mit der erfindungsgemäßen Wasserdosiervorrichtung,
    • Fig. 2 zeigt einen Querschnitt dieser Kühltrommel,
    • Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung zur Sauberhaltung der Optik ausgerüstete Infrarot-Kamera.
  • Bei der dargestellten Ausführungsform sind zwei in Durchlaufrichtung mit Abstand hintereinander angeordnete Meßbereiche vorgesehen. Jeder Meßbereich bedient ein vollständiges und unabhängig arbeitendes Dosiersystem.
  • Die Kühltrommel 1 hat einen Einlauf 2 für das zu kühlende Gut und einen Auslauf 3, wo die gekühlten Gußstücke weggenommen werden. Der gekühlte Sand rieselt durch Perforierungen am Auslaufende der Kühltrommel 1 auf ein Förderband.
  • Für den, vom Einlauf gesehen, ersten Meßbereich ist die Infrarot-Kamera 4a installiert. Die Optik dieser Infrarot-Kamera 4a (wie auch jeder weiteren Infrarot-Kamera 4) ist, wie aus Fig. 2 ersichtlich, vorzugsweise auf eine mittlere Stelle, bzw. eine Stelle etwa größter Dicke des Kühlguts 11 gerichtet, so wie dieses sich infolge der, durch den Pfeil angedeuteten Drehung der Kühltrommel 1 einstellt (s. Fig. 2). Der Meßobjektabstand richtet sich nach der verwendeten Optik. Der erste Meß- und Wasserdosierbereich soll da liegen, wo das vom Sand mitgebrachte Wasser weitgehend verdunstet ist und die aus der Form kommenden Sandklumpen zerfallen sind.
  • Von der Infrarot-Kamera 4a, bzw. deren eingebautem Meßumformer führt die elektrische Leitung 15a zu der Steuereinrichtung 5a. Hier wird entsprechend den eingehenden Meßwerten in kurzen Zeitabständen von vorzugsweise 1 bis 3 sec. ein Stellsignal gebildet und an den Stellungsregler 6a des motorisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigten Dosierventils 7a in der Wasserzuführleitung 8a gegeben. Vorzugsweise verwendet man pneumatische Stellungsregler.
  • Für die Bildung des Stellsignals können die einzelnen Meßwertsignale oder ein Mittelwert aus mehreren aufeinanderfolgenden Meßwertsignalen verwertet werden. Insbesondere bei größeren Kühltrommeln können auch für jeden Meß- und Dosierbereich mehrere Infrarot-Kameras eingesetzt sein, aus deren Meßwertsignalen ein Mittelwert gebildet wird.
  • Vom Dosierventil 7a ist die Wasserzuführleitung 8a in den Innenraum der Kühltrommel 1 geführt, wo sie durch ein oder mehrere Auslaufrohre, Spritz- oder Sprühdüsen 9a die für den gewünschten Kühl- und Konditioniereffekt optimale Wassermenge abgibt. Mit Vorteil sind die Auslaufrohre, Spritz- oder Sprühdüsen 9 so nach oben gerichtet, daß ihre Mündungen oberhalb der Wasserzuführleitung 8a liegen.
  • In Durchlaufrichtung vor dem Dosierventil 7a befindet sich das Absperrventil 10a, mit dem bei Stillstand der Kühltrommel 1 die Wasserzufuhr sofort unterbrochen wird. Mit Vorteil verwendet man ein elektromagnetisch betätigtes Absperrventil, das über den Steuerstrom des Kühltrommelantriebs gesteuert wird.
  • Zur Eichung der Anlage ist die Nullstellung des Dosierventils 7a regulierbar.
  • Die Vorrichtung arbeitet vollautomatisch in der Weise, daß die aktuelle Temperatur unmittelbar und daher sehr schnell und zuverlässig auf die Wasserzufuhr bzw. deren Dosierung einwirkt und daß pro Meß- und Dosierbereich nur soviel Wasser zugeführt wird, daß der Sand rieselfähig bleibt, aber nicht zu trocken wird.
  • Bei der dargestellten Ausführungsform ist auch ein zweiter Meßbereich mit selbständig arbeitendem Dosiersystem vorgesehen. Dieses ist in gleicher Weise wie das vorstehend beschriebene System aufgebaut und umfaßt die Infrarot-Kamera 4b, die elektrische Leitung 15b, die Steuereinrichtung 5b, den Stellungsregler 6b, das Dosierventil 7b, die Wasserzuführleitung 8b, die Auslaufrohre, Spritz- oder Sprühdüsen 9b und das Absperrventil 10b.
  • Der Abstand zwischen den beiden Meß- und Dosierbereichen wird so bemessen, daß nach weitgehender Verdunstung des im ersten Bereich zugegebenen Wassers im zweiten Bereich eine weitere Wasserzugabe in Abhängigkeit von der dort gemessenen Temperatur erfolgt. Bei der Bemessung des Abstandes spielen auch Trommellänge und -durchmesser sowie Umdrehungsgeschwindigkeit eine Rolle.
  • Es ist zwar möglich, mit nur einem Meß- und Dosierbereich auszukommen, jedoch werden bei Anordnung von zwei und gegebenenfalls noch mehr Bereichen die Temperaturverhältnisse im Innenraum der Kühltrommel, bzw. die eingebrachte sich sowohl am Eingang als auch während der Durchlauf strecke ständig und oft unregelmäßig ändernde Wärmemenge besser erfaßt, so daß an jeder Stelle der Kühltrommel die gerade dort erforderliche Wassermenge zugeführt wird und eine optimale Abkühlung erreicht wird. Für die Wahl solcher Mehrfachausrüstungen sind z.B. Länge, Durchmesser, Betriebsdrehzahl und sonstige Konstruktions- und Betriebsmerkmale der Kühltrommel sowie auch die Art des Gießprogramms maßgebend.
  • Mit Vorteil verwendet man Infrarot-Kameras, die neben dem normalen Kühlmantel noch mit einer weiteren Ummantelung versehen sind, durch die Druckluft so hindurchgeleitet wird, daß sie rings um die Kameralinse austritt und hierbei eine solche Strömungsrichtung hat, daß Staub, Dämpfe und Gase nicht zur Linse gelangen können. Das Schema einer solchen Kamera zeigt Fig. 3.
  • Die Infrarot-Kamera 4. ist von einem Schutzgehäuse 12 so umgeben, daß ein Zwischenraum um die Außenwandungen der Kamera gebildet ist. Durch den Einströmungsstutzen 13 wird Druckluft eingeleitet, welche die Kamera, wie die Pfeile andeuten, umströmt und rings um die Optik ausströmt und dann durch das über die Optik hinausreichende Schutzrohr 16 abfließt. Mit 14 ist daa Anschlußkabel und mit 17 die Rohrleitung für das Durchlaufmedium des normalen Kühlsystems bezeichnet. Neben dem Zweck der Sauerhaltung der Optik dient das .Schutzgehäuse 12 auch noch der Wärmeisolierung und dem Schutz vor mechanischen Beschädigungen.
  • Die Erfindung bietet den Vorteil, daß für jedes Gießprogramm, jedes Verhältnis von Sand zu Metall und jede Gußstückgröße vollautomatisch die optimale Wassermenge zugeführt wird, wobei diese Automatik auch bei allen im Gießereibetrieb unvermeidlichen Unregelmässigkeiten und bei Aenderung des Gießprogramms voll wirksam ist und in Sekundenschnelle die Wasserzufuhr den augenblicklich gegebenen Verhältnissen anpaßt. Die Vorrichtung ist konstruktiv einfach und anpassungsfähig, einerseits an alle Kühltrommelkonstruktionen, andererseits an alle Betriebseigenarten.

Claims (12)

1. Verfahren zur automatischen Wasserdosierung zum Betreiben einer Gießereikühltrommel für das gleichzeitige Kühlen von Form- und Kernsand und Guß, dadurch gekennzeichnet,
daß im Innenraum der Kühltrommel die von dem eingebrachten, zu kühlenden Gut ausstrahlende Temperatur berührungslos mittels mindestens einer Infrarot-Kamera fortlaufend in kurzen Zeitabstände gemessen wird,
daß in einem Umformer den gemessenen Temperaturen entsprechende elektrische Signale gebildet werden, daß in einer Steuereinrichtung aus jedem einzelnen dieser Signale oder aus dem Mittelwert mehrerer Signale ein Stellsignal gebildet wird, das dann den Stellungsregler eines motorisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigten Dosierventils für die Wasserzufuhr steuert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fortlaufenden Temperaturmessungen und damit die Einstellungen der Wasserdosierung mit Zeitabständen von 0,1 bis 10 sec vorgenommen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man auf dem Durchlaufweg des Kühlguts in mehreren, in Abständen angeordneten Bereichen die Temperatur mißt und in den jeweils zugehörigen Bereichen die Wasserzufuhr entsprechend dosiert, wobei die erste Messung und Dosierung dort durchgeführt wird, wo das vom Sand mitgebrachte Wasser weitgehend verdunstet ist und die aus der Form kommenden Sandklumpen zerfallen sind und die zweite und gegebenenfalls weitere Messungen und Dosierungen dort durchgeführt werden, wo das im ersten bzw. vorhergehenden Bereich zugeführte Wasser weitgehend verdunstet ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Eichung der Anlage die Nullstellung des Wasserdosierventils reguliert.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperaturmeß- und Wasserdosierbereich oder mehrere solcher Bereiche mit je folgenden Merkmalen vorgesehen ist bzw. sind:
a) im Innenraum der Kühltrommel (1) ist eine Infrarot-Kamera (4) oder eine Mehrzahl hintereinander, nebeneinander oder zersetzt angeordneten Infrarot-Kameras installiert;
b) außerhalb der Kühltrommel (1) befindet sich eine Steuereinrichtung (5), welche die Temperaturmeßwertsignale der Infrarot-Kameras aufnimmt und daraus ein Steuersignal für die Wasserzufuhr bildet;
c) eine Wasserzuführleitung (8) ist in den Innenraum der Kühltrommel geführt und mündet in Auslaufrohre, Spritz- oder Sprühdüsen (9), die im Temperaturmeßbereich liegen;
d) in der Wasserzuführleitung (8) befindet sich ein Dosierventil (7), das motorisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigt ist, wobei für diese Betätigung ein von der Steuereinrichtung (5) gesteuerter Stellungsregler (6) vorgesehen ist;
e) in Durchlaufrichtung vor dem Dosierventil (7) befindet sich ein Absperrventil (10), das durch Koppelung mit dem Trommelantrieb bei Trommelstillstand die Wasserzufuhr unterbricht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Optik der Infrarot-Kamera (4, Fig. 2) auf eine mittlere Stelle, bzw. eine Stelle etwa größter Dicke des Kühlguts (11) gerichtet ist, so wie sich das Kühlgut (11) infolge der Drehung der Kühltrommel einstellt (Fig. 2).
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Temperaturmeß- und Wasserdosierbereich an der Stelle der Kühltrommel angeordnet ist, wo das vom Sand mitgebrachte Wasser weitgehend verdunstet ist und die aus der Form kommenden Sandklumpen zerfallen sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter oder weiterer Temperaturmeß- und Wasserdosierbereich an der Stelle der Kühltrommel angeordnet ist, wo das im vorhergehenden Bereich zugegebene Wasser weitgehend verdunstet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaufrohre, Spritz- . oder Sprühdüsen (9, Fig. 2) so nach oben gerichtet sind, daß ihre Mündungen oberhalb der Wasserzuführleitung (8) liegen.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil (10) ein elektromagnetisches, über den Steuerstrom des Kühltrommelantriebs gestuertes Ventil ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Dosierventil (7) in seiner Nullstellung regulierbar ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, gekennzeichnet durch eine Infrarot-Kamera (4, Fig. 3) mit einem äußeren Schutzgehäuse (12), das einen Zwischenraum um die Außenwandungen der Infrarot-Kamera bildet, einen an der Rückseite der Kamera gelegenen Einströmungsstutzen (13) für Druckluft, einem die Optik der Kamera umgebenden Ringschlitz und einem über die Optik hinausragenden Schutzrohr (16).
EP80101056A 1979-03-07 1980-03-03 Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Wasserdosierung zum Betreiben einer Giessereikühltrommel für das gleichzeitige Kühlen von Form- und Kernsand und Guss Expired EP0015530B1 (de)

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