ES2311554T3 - Procedimiento y dispositivo para la preparacion de arena de moldeo. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la preparación de arena de moldeo mediante un proceso de mezclado en un mezclador (1), realizándose la preparación al menos parcialmente bajo vacío, agregándose la arena de moldeo desde una abertura de salida de un dispositivo para la alimentación de los componentes a agregar al menos temporalmente en un flujo volumétrico de por lo menos 100 l/s a través de una abertura en el mezclador con una superficie de sección transversal de abertura de por lo menos 0,25 m 2 a través de un espacio intermedio en una abertura de llenado del mezclador que se puede cerrar, empleándose una tapa de la abertura de llenado del mezclador y/o de la abertura de salida del dispositivo de alimentación con costados laterales, que en estado abierto forma un resbaladero de paso.

Description

Procedimiento y dispositivo para la preparación de arena de moldeo.

El presente invento se refiere a un procedimiento y a un dispositivo para la preparación de arena de moldeo mediante un proceso de mezclado en un mezclador, realizándose la preparación al menos parcialmente bajo vacío.

La preparación de arena para la construcción de moldes de fundición tiene la finalidad de establecer la relación correcta de los tamaños de grano así como de las condiciones de las proporciones de arena de cuarzo, aglomerante, polvo de carbón, y dado el caso otros aditivos así como de arena usada y nueva, homogeneizar la mezcla y además revestir en gran parte el grano con el aglomerante, ajustar el contenido de humedad correcto, regular la temperatura correcta de la arena de moldeo y finalmente transportar la arena preparada terminada a los puntos de consumo.

Por regla general la arena usada tiene una temperatura elevada de por ejemplo entre 100ºC y 140ºC. Puesto que temperaturas de la arena por encima de unos 50ºC pueden poner a la máquina moldeadora frente a grandes problemas y en caso de temperaturas demasiado altas debido a pérdidas por evaporación incontrolables en el recorrido entre mezclador e instalación de moldeo se producen oscilaciones de humedad en la arena terminada, la arena en este caso debe ser enfriada. La mayoría de las veces se emplean para ello enfriadores de lecho fluidizado, a través de los cuales la arena pasa continuamente mediante movimientos de oscilación o agitación de una rejilla de criba.

Un procedimiento de enfriamiento alternativo fue propuesto en el documento DE 295 24 03 C2. Este procedimiento de enfriamiento prevé la preparación y enfriamiento simultáneos de arenas de moldeo aglomeradas con arcilla en un mezclador de vacío. En primer lugar los componentes individuales se suministran al mezclador. Tras una breve prehomogeneización se determinan la temperatura y humedad de la mezcla y se agrega la cantidad de agua necesaria. Finalmente durante el proceso de preparación la presión en el mezclador se reduce progresivamente. Tan pronto como se alcanza la presión correspondiente a la curva de presión de vapor de agua, el agua en la arena comienza a hervir y extrae de la arena el calor de evaporación necesario para ello. De este modo se obtiene económicamente un enfriamiento extraordinariamente efectivo. En el documento DE 199 45 569 está dado a conocer que el descrito enfriamiento de arena de moldeo bajo vacío además de al efecto de enfriamiento sobre la arena de moldeo lleva también a una calidad elevada de la arena de moldeo preparada. Por eso en el documento DE 199 45 569 se propone emplear la preparación bajo vacío incluso para arena usada ya enfriada.

Se ha comprobado que por medio de la preparación en vacío puede obtenerse la mejor calidad de arena de moldeo. Los desarrollos de procedimiento conocidos y los dispositivos empleados o la periferia de instalaciones y su modo de funcionamiento son sin embargo hasta cierto punto no adecuados para ser empleados en una instalación de moldeo de fundición totalmente automática. Un funcionamiento libre de perturbaciones y sobre todo optimizado económicamente, según muestra la experiencia no es posible con los procedimientos conocidos.

Esto se debe entre otras cosas a que el llenado y vaciado del mezclador requieren mucho tiempo. Para el llenado del mezclador en todas las formas de realización conocidas está prevista una tapa del mezclador, que en estado cerrado debe ser estanca al vacío para posibilitar el funcionamiento en vacío, y que se abre al objeto de la carga del mezclador. La tapa por regla general está unida con el mezclador basculante en un eje de basculamiento. La tapa puede estar configurada de manera que para la apertura del depósito puede ser hecha bascular hacia fuera o hacia dentro. Si se hace bascular hacia dentro, durante el funcionamiento en vacío el mecanismo de cierre debe empujar la tapa hacia fuera con considerable fuerza contra la superficie de obturación del mezclador. Para poder construir económicamente el mecanismo de cierre, la tapa del mezclador debe por eso ser muy pequeña, puesto que entonces la fuerza que debe ser aplicada por el mecanismo de cierre es asimismo muy pequeña.

Para el caso de que la tapa se abra hacia fuera, el mecanismo de cierre puede diseñarse más ligero y por eso construirse más económicamente, puesto que la presión de apriete necesaria se genera solamente por la diferencia de presión entre el depósito de mezclado y el ambiente. En esta forma de realización sin embargo debe prestarse atención en cuanto a la construcción a que por encima de la tapa quede suficiente espacio de basculamiento, de manera que la tapa pueda abrirse sin chocar contra cualesquiera objetos. Por eso las tolvas dosificadoras u otros dispositivos dosificadores deben instalarse con distancia adecuada por encima de la abertura del mezclador. La distancia aumenta necesariamente con el agrandamiento de la tapa. En el llenado del mezclador debe prestarse atención sin embargo a que la superficie de obturación de la abertura de carga en todo lo posible no se ensucie, para garantizar una capacidad de cierre estanco al vacío. La probabilidad del ensuciamiento de la superficie de obturación aumenta fuertemente sin embargo con el aumento de la distancia entre tolva dosificadora y abertura de llenado o de la altura de caída del material de carga. Por esa razón se parte actualmente de que el mezclador representativo del género económicamente no debe realizarse con grandes aberturas de carga. Por eso los mezcladores conocidos tienen todos sólo aberturas relativamente pequeñas en la envoltura de presión del mezclador y en las instalaciones conocidas el material de mezcla es agregado hasta ahora sólo en un flujo muy fino. De ello resulta un tiempo de carga muy largo y por eso también un rendimiento de la instalación pequeño. Si la carga del mezclador se realiza demasiado rápidamente, se produce además brevemente por desplazamiento del aire en el mezclador una sobrepresión de aire. Esta sobrepresión lleva por regla general a que componentes del material de carga en forma de polvo se salgan fuera del mezclador y entre otras cosas pueden depositarse también sobre partes muy delicadas de las máquinas, como por ejemplo ruedas dentadas y juntas. Esto lleva a que la instalación deba ser limpiada más frecuentemente, lo que a su vez está asociado con mayores costes e indeseadas interrupciones del servicio. Por esa razón por una parte hasta ahora se tenía la opinión de que la velocidad de carga no podía aumentarse más, puesto que no podían realizarse económicamente aberturas de llenado mayores. Y por otra parte se tenía la opinión de que una mayor velocidad de carga lleva a los inconvenientes descritos, de manera que sería a evitar.

El documento DE 29 52 403 describe un procedimiento y un dispositivo para preparar, especialmente enfriar y mezclar arena de moldeo. El documento EP 0 736 349 muestra asimismo una instalación de enfriamiento para arena de fundición usada.

Sirve por eso de base al presente invento el problema de proporcionar un procedimiento y un dispositivo para la preparación de arena de moldeo, que puedan aplicarse de forma barata y emplearse libres de perturbaciones, y además suministren económicamente arena de moldeo de temperatura homogénea y regularmente alta calidad así como que presenten una velocidad de carga elevada en comparación con los mezcladores conocidos.

En lo que se refiere al procedimiento este problema es solucionado mediante un procedimiento con las características de la reivindicación 1. En una forma de realización preferida la diferencia de presión entre la presión ambiente y la presión en una cámara de mezclado es utilizada o como único o como preponderante accionamiento para al menos un proceso de carga de agua o de un componente del material de mezcla o para la aceleración del proceso de carga.

Es especialmente preferido un procedimiento en el cual ya durante el proceso de carga o de mezclado al menos una parte de los componentes del material de mezcla determinantes de la calidad son introducidos en el mezclador. Los componentes del material de mezcla determinantes de la calidad son los ya mencionados aditivos, como por ejemplo bentonita, polvo de carbón etc., que son aportados a la arena usada, para ajustar la calidad de la arena de moldeo preparada. A causa de que se utiliza la depresión en el mezclador para aspirar los componentes a llenar, se impide eficazmente que componentes del material de mezcla en forma de polvo se salgan fuera del mezclador y se depositen por ejemplo sobre partes delicadas de las máquinas.

Una forma de realización particularmente conveniente del procedimiento según el invento prevé adicionalmente que los componentes individuales del material de mezcla sean introducidos en el mezclador sucesivamente en un orden predeterminado. Puede ser ventajoso sin embargo para casos de aplicación particulares que el agua sólo sea introducida en el mezclador después de que los otros componentes del material de mezcla hayan sido introducidos en el mezclador en esencia simultáneamente. De este modo es posible, después de que los otros componentes del material de mezcla fueron introducidos, determinar la humedad residual y la temperatura de la arena usada y de ello calcular la cantidad de agua apropiada a agregar.

Especialmente para poder mezclar lo mejor posible el agua a agregar con el material de mezcla, una forma de realización preferida del invento prevé que al menos una parte del agua a alimentar sea introducida directamente en el material de mezcla por medio de un dispositivo de alimentación preferentemente giratorio. Bajo giratorio se entiende aquí giratorio con respecto al mezclador, de manera que no es de ninguna importancia si el dispositivo de alimentación gira o el dispositivo de alimentación está parado y el mezclador gira alrededor del dispositivo de alimentación estacionario, o si giran tanto el mezclador como el dispositivo de alimentación. Mediante la introducción directa, es decir, por debajo del nivel del material de mezcla, puede obtenerse un mezclado muy bueno del agua con el material de mezcla.

Una forma de realización del procedimiento particularmente eficaz prevé que al menos una parte del agua sea introducida en el material de mezcla mediante un dispositivo de alimentación, que está acoplado con un útil mezclador o incluso está integrado en un útil mezclador. Esto es especialmente ventajoso cuando de todos modos en el mezclador está previsto un útil mezclador. Además mediante este paso del procedimiento el agua puede ser mezclada directamente con el material de llenado.

Es especialmente conveniente que también los componentes del material de mezcla determinantes de la calidad, como por ejemplo la bentonita y el polvo de carbón, sean introducidos en el mezclador por debajo del nivel de llenado del material de mezcla. Mediante esta medida está también garantizado un mezclado muy bueno de los componentes del material de mezcla determinantes de la calidad con el material de mezcla en el mezclador.

Los componentes del material de mezcla determinantes de la calidad son introducidos de preferencia central y directamente por debajo del lecho de material de mezcla que fluye vertical y tangencialmente. De este modo la miscibilidad se eleva aún más.

Para algunos casos de aplicación puede ser ventajoso además que al menos una parte de los componentes del material de mezcla determinantes de la calidad se mezclen primero con aire, y esta mezcla de material sólido-aire se introduzca después en el mezclador, y precisamente de preferencia por debajo del nivel del material de llenado. Tras la preparación de la arena de moldeo el mezclador necesariamente debe ser ventilado de nuevo, es decir, debe realizarse una compensación de presión entre el depósito de mezclado y la presión ambiente. Esto es posible por ejemplo simplemente mediante apertura de la tapa del depósito. Particularmente preferido es sin embargo un procedimiento en el cual la ventilación de la cámara de mezclado se efectúe mediante un conducto, que termina en la cámara de mezclado por debajo del nivel de llenado del material de mezcla. De este modo tiene lugar una menor compactación de la arena de moldeo. Si por el contrario el aire de compensación es alimentado por encima de la capa de arena, debido a la diferencia de presión entonces reinante por encima y por debajo del material de llenado se forma una especie de cojín de presión sobre la superficie de la arena, que lleva a una marcada compresión transitoria al menos de la capa de arena superior.

Naturalmente también es posible emplear para la ventilación o la compensación de presión el conducto que está previsto para la alimentación de los componentes del material de mezcla determinantes de la calidad.

En lo que se refiere al dispositivo el problema mencionado al principio es solucionado mediante un dispositivo para preparar arena de moldeo con un mezclador con las características de la reivindicación 13.

La abertura de alimentación puede en principio presentar cualquier forma de sección transversal a discreción, siendo no obstante preferidas formas redondas o cuadrangulares.

Mediante esta por lo menos una conexión de alimentación que puede cerrarse la diferencia de presión entre la presión ambiente y la presión en la cámara de mezclado del mezclador puede utilizarse como fuerza de accionamiento. Si se abre la conexión de alimentación, debido a la depresión existente en la cámara de mezclado el material de alimentación es aspirado desde fuera en el depósito de mezclado. Para ello por regla general no se requiere ninguna bomba adicional. La alimentación no necesita por lo tanto energía adicional ninguna y además en esencia está libre de mantenimiento.

Particularmente preferida es una forma de realización en la cual una abertura de llenado del mezclador que puede cerrarse en esencia estanca al vacío puede conectarse a través de un espacio intermedio en esencia estanco al vacío con la abertura de salida por lo menos de un dispositivo dosificador, que preferentemente está configurado como balanza dosificadora. A través de esta abertura puede introducirse por ejemplo arena usada en el mezclador. Para ello primero el mezclador debe ponerse bajo vacío. Después se abre la abertura de llenado del mezclador, de manera que la cámara de mezclado quede conectada con el espacio intermedio en esencia estanco al vacío. A continuación se abre la abertura de salida por lo menos de un dispositivo de alimentación, de manera que los materiales de carga del dispositivo de alimentación sean conducidos primero al espacio intermedio y luego a la cámara de mezclado. Esta carga se realiza muy rápidamente, puesto que la presión en la cámara de mezclado del mezclador y en el espacio intermedio es marcadamente menor que la presión en el dispositivo de alimentación.

Por medio del resbaladero de paso los materiales de carga de llenado alimentados pueden ser conducidos con alta velocidad de transferencia directamente desde la abertura de salida del dispositivo de alimentación a la abertura de llenado del mezclador. De preferencia en especial tanto la abertura de llenado del mezclador como la abertura de salida del dispositivo de alimentación presentan una tapa con costados laterales, que de este modo en estado abierto forman respectivamente un resbaladero de paso.

Para casos de aplicación especiales puede ser ventajoso que esté prevista otra parte de resbaladero móvil, que es móvil independientemente de una de las tapas. Entonces preferentemente mediante un dispositivo de mando al objeto de la alimentación puede abrirse primero la tapa de la abertura de llenado del mezclador, luego llevarse la parte de resbaladero móvil a una posición funcional y finalmente se abre la tapa del dispositivo de alimentación. Los tres canales inclinados pueden entonces disponerse de tal manera que forman un pasillo deslizante para el material de llenado y garantizan una carga del mezclador con el material de llenado rápida y dirigida al objetivo final. Los resbaladeros están entonces dispuestos preferentemente de manera que sobresalgan dentro de las aberturas y de este modo impidan un ataque de los bordes de las aberturas con materiales de carga de llenado. Un ataque semejante podría eventualmente perjudicar la función de estanqueidad de la tapa de la abertura de llenado del mezclador.

Una forma de realización particularmente preferida del dispositivo según el invento prevé que la cámara de mezclado del mezclador esté dispuesta en un depósito de presión y que dentro del depósito de presión, pero fuera de la cámara de mezclado, esté previsto un conducto de aire que puede cerrarse. El depósito de presión está unido ventajosamente mediante juntas apropiadas con la cámara de mezclado dispuesta en el depósito de presión. Estas juntas dejan pasar el aire forzadamente, pero en todo lo posible deben retener los componentes del material de mezcla en la cámara de mezclado. No es deseable que penetre material de mezcla de la cámara de mezclado en el depósito de presión, puesto que allí podría producirse un ensuciamiento de las juntas y partes de accionamiento y cojinetes móviles. Si ahora se realiza una carga rápida de la cámara de mezclado sin vacío con el material de llenado, la presión en la cámara de mezclado aumenta muy rápidamente. Las juntas empleadas por regla general entre la cámara de mezclado y el depósito de presión no son capaces sin embargo de mantener su función de estanqueidad en caso de un brusco aumento de presión semejante. Por eso puede ocurrir que material de la cámara de mezclado, que entonces presenta una presión más alta que la cámara de presión, penetre en la cámara de presión. Mediante el conducto de aire que puede cerrarse, dispuesto según el invento dentro del depósito de presión, pero fuera de la cámara de mezclado, durante el proceso de carga puede ser aumentada la presión en el depósito de presión mediante la alimentación de aire fuera de la cámara de mezclado, de manera que la presión en el depósito de presión sea más alta que la presión en la cámara de mezclado. De esta manera se impide un desbordamiento de material de la cámara de mezclado en la cámara de presión.

Es particularmente ventajosa una forma de realización en la cual está previsto un mando que abre el conducto de aire cuando son alimentados componentes del material de mezcla y cierra el conducto de aire cuando el depósito de vacío está cerrado estanco al vacío. Este mando está preferentemente automatizado, de manera que según el paso del procedimiento es posible tanto una evacuación del depósito de presión como una elevación de presión en el depósito de presión, para contrarrestar un brusco aumento de la presión en la cámara de mezclado debido a la alimentación de componentes del material de mezcla. Se entiende que el descrito conducto de aire fuera de la cámara de mezclado pero dentro de la cámara de vacío puede emplearse también en los mezcladores conocidos. Incluso si los mezcladores conocidos no emplean la diferencia de presión entre la cámara de presión y el ambiente como fuerza de accionamiento y por eso el brusco aumento de presión debido al proceso de carga resulta marcadamente menor, sin embargo también en los depósitos de mezclado conocidos se impide un desbordamiento de material de la cámara de mezclado en la cámara de presión.

Otra forma de realización particularmente ventajosa del presente invento prevé que un dispositivo de alimentación para agua esté dispuesto de tal manera que el agua sea conducida a través o a lo largo de un útil mezclador con paletas mezcladoras dispuesto de preferencia excéntrico y en esencia sea alimentada al material de mezcla en la zona de los extremos de las paletas mezcladoras. También aquí se utiliza según el invento la diferencia de presión entre cámara de mezclado y el ambiente exterior. Si se tiene que alimentar agua al material de mezcla, únicamente debe abrirse una válvula. Debido a la depresión reinante en la cámara de mezclado el agua es aspirada directamente en el material de mezcla por el dispositivo de alimentación. La disposición del dispositivo de alimentación a lo largo de un útil mezclador tiene la ventaja de que el agua puede ser alimentada directamente en distintos puntos en el material de mezcla. Por ello las aberturas de salida de líquido en el dispositivo de alimentación de agua están dispuestas preferentemente a profundidades diferentes por debajo del nivel de material de mezcla. De este modo puede obtenerse un entremezclado suficiente extraordinariamente rápido.

Particularmente de preferencia el dispositivo de alimentación para agua presenta una balanza dosificadora, estando unidos la balanza dosificadora y el mezclador con un conducto preferentemente elástico al menos en parte, que puede cerrarse mediante una válvula, estando dispuesta la válvula preferentemente sobre la tapa del mezclador.

Los denominados componentes del material de mezcla determinantes de la calidad son introducidos, preferentemente por medio de una lanza de adición, lo más posible por debajo del nivel de material de mezcla. La abertura de salida de la lanza de adición está orientada lo más tangencialmente posible con respecto a la dirección de flujo del material de mezcla y se muestra preferentemente en la dirección de flujo. Así está garantizado que mediante el flujo de material de mezcla, acentuado por la rotación del material de mezcla, los componentes del material de mezcla determinantes de la calidad, que debido a la depresión reinante en la cámara de mezclado son aspirados en la cámara de mezclado, son arrastrados en la dirección de flujo con el material de mezcla y se mezclan con éste rápida y eficazmente.

Otras ventajas, características y posibilidades de aplicación del presente invento se hacen evidentes con ayuda de la siguiente descripción de formas de realización preferidas y de las correspondientes Figuras.

Muestran:

La Figura 1a) y 1b) una vista lateral de la disposición de un dispositivo de alimentación y de una abertura de alimentación del mezclador en una posición abierta y en una posición cerrada,

la Figura 2 una vista lateral de un mezclador de vacío con vista parcialmente en sección,

la Figura 3 una vista en detalle de la Figura 2,

la Figura 4a) y 4b) una representación esquemática de la unión entre una balanza dosificadora de líquido y depósito mezclador,

la Figura 5a) y 5b) una vista lateral y una vista en planta de los elementos de alimentación para líquidos en la cámara de mezclado,

la Figura 6 una representación esquemática de la alimentación de los componentes determinantes de la calidad y

la Figura 7 una vista lateral de la disposición de un dispositivo de alimentación alternativo y de una abertura de alimentación del mezclador.

En las Figuras 1a) y 1b) está configurada la zona de salida de una balanza 10 para sólidos y la zona de entrada del mezclador 1. La balanza para sólidos 10 sirve para la determinación de cantidad de la arena usada a alimentar o dado el caso también de otros componentes del material de mezcla. En la Figura 1a) tanto el mezclador 1 como la balanza para sólidos 10 están cerrados, mientras que en la Figura 1b) está representada la posición de paso entre el mezclador 1 y la balanza para sólidos 10.

Sobre el lado superior del mezclador 1 está dispuesto un empalme de paso 2. Este empalme de paso 2 se cierra estanco al vacío mediante la tapa 3 del depósito por medio del brazo de palanca 5, que por ejemplo es accionado con un cilindro hidráulico. Puede observarse que la tapa 3 del depósito en sus dos bordes exteriores laterales presenta en cada caso un costado lateral 4.

También la balanza para sólidos 10 presenta una trampilla abatible de salida 11, que en sus dos bordes exteriores laterales presenta costados laterales 11'. Esta trampilla abatible se abre o se cierra mediante la palanca 12.

Adicionalmente esta forma de realización presenta un resbaladero 13 de paso. También el resbaladero de paso 13 tiene en sus dos bordes exteriores laterales costados laterales 13'. El resbaladero de paso 13 por medio de una guía paralela 14 y del accionamiento de elevación 15 puede moverse en el espacio intermedio entre la balanza para sólidos 10 y el mezclador 1. Mediante los costados laterales la trampilla abatible de salida 11, la trampilla abatible de llenado 3 así como el resbaladero de paso 13tienen una sección transversal en esencia en forma de U, formando los costados laterales las dos alas de la U.

El resbaladero de paso 13 está dispuesto de tal manera que en la posición extrema, cuando la tapa de salida 11 de la balanza para sólidos 10 está abierta, junto con la trampilla abatible de salida 11 así como con los costados laterales 11', 14' forma un canal de sección transversal en esencia cuadrangular.

Este canal se prolonga incluso aún a través de la tapa de llenado abatible 3 con sus costados laterales 4, de manera que en la posición de paso resulta la ilustración mostrada en la Figura 1b). En esta posición el material es conducido directamente desde la balanza para sólidos 10 al mezclador 1. Los resbaladeros de paso forman en esta disposición una especie de canal, de manera que los bordes de la abertura están tapados y no pueden ser atacados con material de la carga de relleno.

La zona total de movimiento de las trampillas abatibles 3, 11 y del resbaladero de paso 13está rodeada por una carcasa 6 o 6'. La carcasa en la forma de realización mostrada está realizada de dos piezas, y las dos partes de carcasa 6, 6' están unidas una con otra mediante una conexión flexible 7 preferentemente estanca.

El proceso de carga se desarrolla ahora como sigue. En primer lugar se cierran las dos tapas 3, 11 del mezclador 1 y de la balanza para sólidos 10. Si ahora el mezclador 1 tiene que cargarse con los materiales que se encuentra en la balanza para sólidos 10, en primer lugar se abre la tapa 3 del mezclador 1. A continuación el resbaladero de paso 13 se mueve a la zona entre la balanza para sólidos 10 y el mezclador 1. Esto no es posible antes, puesto que el resbaladero de paso 13 en estado inicial se encuentra en la zona de basculamiento de la tapa de llenado 3 del mezclador 1. Si ahora se abre la trampilla abatible de salida 11 de la balanza para sólidos 10, los materiales de la balanza para sólidos, a través del canal formado por la trampilla abatible de salida 11, la tapa de entrada 3 y el resbaladero de paso 13 son llenados directa y rápidamente en la cámara de mezclado del mezclador 1. La arena de moldeo de la balanza para sólidos 10 de esta manera, sin pérdida de material digna de mención y sin salida de polvo importante, penetra en breve tiempo en una sección transversal grande en el mezclador 1.

Como puede observarse en las Figuras, en la carcasa 6, 6' están dispuestas adicionalmente toberas de aire 8, 9, que dirigen un flujo de aire sobre la junta de la tapa de entrada 3 y de la mecánica de movimiento de la tapa de entrada 3, de manera que después de cada proceso de llenado son soplados aquellos puntos en los cuales pudieran hacerse negativamente perceptibles depósitos de arena, para garantizar un cierre seguro y estanco de la tapa de entrada 3.

La tapa de entrada 3 del mezclador 1 no presenta según el invento elementos de estanqueidad ninguno realizados de manera particularmente costosa. Más bien aquí está simplemente empujada contra la abertura del mezclador 1 debido a la depresión reinante en el mezclador 1, de manera que la abertura o la tapa 3 únicamente debería estar rodeada por un aro de estanqueidad. Esta forma de realización de la tapa de entrada 3 implica sin embargo forzosamente una cierta distancia entre la balanza para sólidos 10 y el mezclador 1, puesto que la tapa 3 necesita suficiente espacio para bascular. Esta distancia es salvada, como se ha explicado, por el canal de conducción de material, que se forma por las trampillas abatibles 3, 11 y el resbaladero de paso 13así como por los costados laterales 4, 11', 13'. Según el invento el tiempo de carga de un mezclador semejante se acorta desde unos 30-40 segundos, como es bastante usual en los mezcladores que se encuentran en el mercado, a por debajo de 10 segundos.

Usualmente la cámara de mezclado 16 de un mezclador de vacío 1 está dispuesta en una cámara de vacío 17. La estructura principal puede tomarse de la Figura 2 y más detallada de la Figura 3. La cámara de vacío 17 está hermetizada con respecto a la cámara de mezclado 16 mediante juntas flexibles 18. La junta 18 sirve únicamente para impedir la entrada de material de mezcla de la cámara de mezclado 16 en la cámara de vacío 17. La unidad de accionamiento para el mezclador por regla general está dispuesta en la cámara de vacío 17 pero fuera de la cámara de mezclado 16. Por esta razón es muy importante la función fiable de la junta 18, puesto que de lo contrario el espacio intermedio 17 debe ser limpiado frecuentemente, puesto que de lo contrario es posible la destrucción del accionamiento debido a los materiales sólidos de carga de la mezcla. Precisamente la fase de carga es un momento muy crítico para la junta 18. Debido al proceso de llenado se produce ya en los mezcladores convencionales un brusco aumento de presión, de manera que una y otra vez se producen fallos de funcionamiento de la junta 18. Este problema es incluso agravado aún por la carga como se describió con ayuda de las Figuras 1a) y 1b). Según el invento el depósito de mezclado está bajo vacío al comienzo de la carga, de manera que el brusco aumento de presión en el depósito de mezclado durante la carga es todavía pronunciado. Para impedir la entrada de polvo en el espacio intermedio 17 puede emplearse por ejemplo una junta de aro deslizante. Puesto que esto sin embargo ocasiona costes muy altos, una forma de realización según el invento propone una alimentación de aire 19 que puede cerrarse. Esta alimentación de aire, que en las Figuras 2 y 3 está realizada como máquina soplante de presión, con el comienzo del proceso de carga es capaz también de aumentar la presión en el espacio intermedio 17. Con ello el aumento de presión en la cámara intermedia 17 debería corres-
ponder aproximadamente al brusco aumento de presión en la cámara de mezclado 16 o incluso aún sobrepasar a éste.

En la Figura 3 pueden observarse detalles de construcción de la junta 18. En aproximadamente al comienzo del proceso de carga la válvula 21 está abierta, de manera que la máquina soplante de presión 19 introduce aire en el espacio intermedio 17 entre la pared 17' de la cámara de presión y la pared 16' de la cámara de mezclado. El aire introducido fluye en la dirección de las flechas a través de las juntas de ranura 18, 22 en la cámara de mezclado 16. Mediante esta medida la salida de polvo o material fuera de la cámara de mezclado 16 en el espacio intermedio 17 se impide eficazmente.

Se entiende que la alimentación de aire no necesita de modo absoluto una máquina soplante de presión 19 o un dispositivo similar, para algunos casos de aplicación puede ser suficiente que como alimentación de aire esté prevista únicamente una abertura que pueda cerrarse, que con el comienzo del proceso de carga simplemente se abra, de manera que la presión en la cámara de vacío o en el espacio intermedio 17 y en la cámara de mezclado 16 aumenten aproximadamente en sincronía.

Con el comienzo de la preparación de la arena de moldeo bajo vacío la alimentación de aire debe ser de nuevo desconectada o cerrada.

En las Figuras 4a) y 4b) está representada la carga del mezclador con la cantidad necesaria de agua de preparación. Usualmente se alimenta al material de mezcla entre un 0,5 y un 4% de agua de preparación. La cantidad exacta del agua a alimentar se determina mediante una medición de la humedad residual de la arena usada antes del mezclador o incluso en el mezclador. La humedad residual de la arena usada y con ello la cantidad de agua de preparación aún a agregar depende de la carga térmica previa de la arena usada. Además debe tenerse en cuenta que también el procedimiento de enfriamiento en vacío consume una cierta cantidad de agua, lo que como se ha descrito al principio está basado en la retirada de calor de evaporación, de manera que debe agregarse una cantidad de agua adicional, que se evapora durante la fase de vacío.

En la Figura 4a) está mostrada una disposición convencional. Está representado un depósito de balanza 25, que mediante una construcción de soporte 24 está suspendido en una célula de balanza 23. La célula de balanza 23 determina el peso del depósito de balanza 25 incluyendo la construcción de soporte y el llenado de agua. Mediante abertura de la válvula 26 el agua abandona el depósito de balanza 25 a través de un tubo de salida 27 y corre en un tubo de entrada 30. El tubo de entrada 29 está unido fijo con el depósito de presión del mezclador. El tubo de entrada 30 y el tubo de salida 27 están convenientemente rodeados por un manguito 29 resistente a la presión pero flexible. Para que la adición de agua se pueda efectuar muy rápidamente, se extrae el agua del depósito de balanza 25 y se determina la cantidad mediante la pérdida de peso que se detecta mediante la célula de balanza 23.

También en la alimentación de agua puede utilizarse ventajosamente la diferencia de presión entre la cámara de mezclado y el ambiente o en este caso el depósito de balanza 25, para acelerar la carga marcadamente. Esto es posible por ejemplo porque de manera similar a la carga de arena de moldeo descrita en relación con las Figuras 1 y 2 la alimentación del agua de preparación se efectúa mientras el depósito de mezclado permanece bajo vacío. Esto sin embargo con la disposición mostrada en la Figura 4a) sólo es posible si se aceptan otros inconvenientes.

En la disposición mostrada en la Figura 4a) la depresión en el depósito de mezclado provoca a través del tubo de entrada 30 de diámetro D una fuerza de tracción sobre la válvula 26. Esta fuerza de tracción depende de la presión actual en el depósito de mezclado y repercute con inconvenientes en la exactitud de medida de la célula de balanza 23. Incluso el llenado con agua del depósito de balanza 25, durante una fase del proceso en la que no se efectúa en absoluto alimentación de agua ninguna en la cámara de mezclado, no puede ser dosificado exactamente, puesto que la presión variable en la cámara de mezclado repercute siempre también en la célula de balanza 23.

La forma de realización especial representada en la Figura 4b) prevé por eso que la válvula 26 no se disponga en o dentro del tubo de salida 26, sino dentro del o en el tubo de entrada 30. En este caso el manguito 29 se encuentra forzosamente por encima de la válvula 26 y no por debajo de la válvula 26 como en las instalaciones convencionales. Esta disposición tiene sin embargo también la ventaja de que la falseadora influencia de la presión de la cámara de mezclado sobre la célula de balanza 23 por una parte sólo se presenta durante la apertura de la válvula y por otra parte la presión actúa sobre la célula de balanza 23 sólo a través de la claramente menor sección transversal d' del tubo de salida.

Mediante esta disposición el depósito de balanza 25 con la válvula 26 cerrada puede ser llenado fiablemente con la cantidad deseada. El error de pesada al estar la válvula abierta puede ser corregido fácilmente mediante una corrección de tara.

Para dosificaciones especialmente exactas la corrección de tara puede realizarse por medio del calculador de dosificación 31 y del manómetro 33. El manómetro 33 registra la presión actual en la cámara de mezclado y transmite este valor al calculador de dosificación 31. El calculador de dosificación 31 calcula la fuerza de tracción ejercida por la cámara de mezclado sobre la célula de balanza 23 y corrige el resultado de la pesada, de manera que el agua de preparación puede ser dosificada muy exactamente.

Mediante la utilización de la diferencia de presión entre la cámara de mezclado y la presión ambiente el tiempo de llenado puede reducirse mucho. Así por ejemplo la sección transversal d' del tubo de salida también puede disminuirse, de manera que la falseadora influencia de la fuerza de tracción se reduce aún más. De este modo sin duda la velocidad de llenado se eleva forzosamente, pero esto sin embargo es más que compensado por el llenado en vacío.

La introducción del agua de preparación bajo vacío tiene adicionalmente la ventaja de que el agua es finamente distribuida al instante y se expande en forma de niebla en la cámara de mezclado.

El entremezclado del agua de preparación con el material de mezcla puede aún ser mejorado y sobre todo acelerado si el agua de preparación es alimentada mediante un dispositivo como está mostrado en las Figuras 5a) y 5b). En el mezclador 1 está previsto un árbol mezclador 34 con útiles mezcladores 35. El árbol mezclador 34 se apoyado por fuera del depósito en un cojinete 32. Por encima del cojinete una conexión giratoria 31 está unida con el tubo de entrada 30. El agua que fluye en la dirección de la flecha desde un dispositivo dosificador, preferentemente desde la balanza para agua descrita en relación con la Figura 4b) es conducida a través de la conexión giratoria 31 dentro del taladro longitudinal 33 del árbol mezclador 34. El taladro longitudinal 33 está unido a distintas alturas con tubos o tuberías flexibles 36 con toberas de salida 37. Condicionada por el vacío reinante en el depósito de mezclado el agua es succionada directamente en el material de mezcla a través del sistema de alimentación y distribución descrito, sin que sean necesarias bombas u otros dispositivos de transporte. El procedimiento según el invento permite incluso la elaboración de agua de condensación recuperada de una instalación intercambiadora de calor del proceso de enfriamiento en vacío. El agua de condensación por regla general está ensuciada con materiales finos, de manera que la carga de esta agua no se considera en caso de empleo de bombas o toberas convencionales, puesto que debido a los materiales finos una bomba se desgasta muy rápidamente y las toberas se obturan frecuentemente. Según el presente invento sin embargo este agua puede ser empleada de nuevo directamente, sin costosos procedimientos anteriores de limpieza.

Una forma de realización alternativa del presente invento está representada en la Figura 6. Aquí se utilizan con éxito aditivos pulverulentos aprovechando la diferencia de presión (principio del transporte por succión) entre el mezclador y el ambiente.

Usualmente estos aditivos, con frecuencia denominados también componentes del material de mezcla determinantes de la calidad, son insuflados bajo presión en el mezclador. Para ello sin embargo deben ponerse a disposición depósitos de presión apropiados para el aire de transporte. Junto al no deseable consumo de sitio adicional no debe despreciarse el gasto en costoso aire comprimido. Además el proceso de enfriamiento en vacío ya no se puede efectuar durante el añadido de aditivos, puesto que con el añadido de los aditivos bajo presión está asociado también forzosamente un aumento de presión en el depósito de mezclado. Además el choque de aire comprimido en la cámara de mezclado puede mostrar consecuencias inconvenientes. Junto a la limitada función de estanqueidad de la junta 8, como ya se ha descrito en relación con las Figuras 2 y 3, el choque del aire también puede retardar el entremezclado homogéneo del material de mezcla.

Según el invento se allanan los inconvenientes descritos mediante la alimentación de los aditivos pulverulentos por medio de un útil mezclador 39 preferentemente estacionario o de su brazo de soporte 41. El útil mezclador estacionario 39 sirve en primer lugar para la conducción de material. Debido a la disposición mostrada en la Figura 6 el útil mezclador 39 se encarga adicionalmente de la función de la limpieza de la pared del depósito del mezclador 1. El mezclador 1 o la cámara de mezclado gira en la figura 6 visto desde arriba en contra del sentido de las agujas del reloj. El útil mezclador "rasca" a lo largo de la pared del depósito y limpia ésta de componentes de material de mezcla no mezclados. El útil mezclador conduce el material de carga desde el borde del depósito hacia el centro del depósito 1. El útil mezclador 39 está fijado por medio de un brazo de soporte 41. El brazo de soporte 41 está configurado hueco, de manera que los aditivos pulverulentos, cuya cantidad fue determinada por medio de la balanza dosificadora 43, pueden ser llevados a través del conducto 42 dentro del espacio hueco 40 del brazo de soporte. Mediante la diferencia de presión entre el depósito de mezclado y el ambiente los aditivos son succionados en la cámara de mezclado. El espacio hueco 40 está conectado con una tobera de alimentación 45, cuya abertura de salida está dispuesta de manera que los aditivos succionados sean llevados radialmente lo más posible hacia el centro. La forma de realización mostrada en la Figura 6 utiliza para la introducción de los aditivos hacia dentro el efecto de succión, que se forma en la conexión en el útil mezclador 39. A tal fin el útil mezclador 39 presenta en la proximidad del fondo aún incluso una zona prolongada 39', que está dispuesta en la dirección de flujo del material de mezcla en esencia directamente delante de la abertura de salida de la tobera de alimentación 45.

Gracias a esta ingeniosa disposición y a la utilización según el invento de la diferencia de presión los aditivos pueden ser alimentados sencilla y económicamente. Además el entremezclado se efectúa muy eficaz y sobre todo rápidamente. El útil hueco construido para la alimentación de aditivos puede emplearse ventajosamente también para la ventilación, es decir, para la compensación de presión, del depósito de mezclado, cuando ha terminado el proceso de enfriamiento en vacío. Para ello simplemente es succionado aire en el depósito de mezclado a través del conducto 44. La alimentación del aire directamente en el material de mezcla, es decir, por debajo de la capa de material de mezcla, tiene la gran ventaja de que el material de mezcla debido a la onda de presión que se produce no es compactado temporalmente, como es el caso en los mezcladores convencionales, sino que el aire puede mezclarse en el material de mezcla.

En la Figura 7 está mostrada una forma de realización alternativa de la abertura de carga del mezclador 1. El mezclador 1 en esta forma de realización no tiene ninguna tapa. Únicamente está prevista una tolva de paso fija 46 resistente a la presión, que rodea la abertura de llenado. Por encima de la tolva de paso está prevista una carcasa 47 asimismo resistente a la presión pero móvil, que está unida con la tolva de paso 46 mediante una conexión flexible 48 resistente a la presión. El depósito de balanza 49 sirve para la dosificación del material de mezcla a agregar. A partir del peso del depósito de balanza 49, que se calcula mediante el sensor de fuerza 51, puede deducirse la cantidad de llenado. El depósito de balanza 49 presenta en su extremo inferior una cubierta de cierre 11 estanca a la presión, que puede abrirse y cerrarse mediante una palanca de accionamiento 52. Adicionalmente están previstos dispositivos de retención de cierre 51, que sirven para la retención estanca al vacío de la cubierta de cierre en el depósito de balanza 49.

Esta forma de realización permite la adición del material de carga bajo vacío. El proceso de llenado se desarrolla como sigue. Primero la cubierta de cierre 11 del depósito de balanza 49 está cerrada. El depósito de mezclado 1 es evacuado, de manera que también dentro de la tolva de paso 46 y de la carcasa 47 asimismo resistente a la presión reina depresión. Ahora el material de mezcla se llena en el depósito de balanza 49 y se determina la cantidad de llenado mediante el sensor de presión 50. En la determinación de la cantidad de llenado debe tenerse en cuenta que la diferencia de presión entre la carcasa 47 y el interior del depósito de balanza 49 falsea la pesada sobre el sensor de fuerza. Esto debe ser tenido en cuenta en el cálculo del peso neto. El depósito de balanza 49 así como la carcasa 47 unida fija con el depósito de balanza según el peso de llenado y la diferencia de presión pueden desplazarse fácilmente en dirección vertical. Este movimiento vertical es posibilitado por la conexión flexible 48, que en la figura 7 a la izquierda se representa claramente en la ampliación en detalle.

A continuación los dispositivos de retención de cierre 51, que a manera de abrazadera rodean la cubierta de cierre, son hechos bascular hacia fuera sobre el eje 53, como puede observarse en la Figura 7 en la vista en detalle derecha. La cubierta de cierre por lo tanto es desbloqueada, y puede ahora abrirse por medio de la palanca de accionamiento 52. La diferencia de presión entre la balanza de materiales sólidos y el depósito de mezclado proporciona en combinación con la gran abertura de carga una carga rápida. Además mediante esta forma de realización puede ser ahorrada una tapa, incluyendo el accionamiento necesario para ella. Además en esta forma de realización es necesaria una altura de construcción menor, puesto que la zona de basculamiento para la tapa de la cámara del mezclador no se necesita, y la cubierta de cierre de la balanza de materiales sólidos puede configurarse de manera que durante la apertura se meta en la tolva de paso o incluso en la abertura del depósito de mezclado.

Se entiende que todas las formas de realización descritas pueden realizarse también con aberturas del depósito de mezclado más pequeñas, incluso cuando entonces la velocidad de carga necesariamente sea tal vez menor. Según el caso de aplicación sin embargo una de las formas de realización descritas también puede ser ventajosa en combinación con una menor velocidad de carga.

Claims (25)

1. Procedimiento para la preparación de arena de moldeo mediante un proceso de mezclado en un mezclador (1), realizándose la preparación al menos parcialmente bajo vacío, agregándose la arena de moldeo desde una abertura de salida de un dispositivo para la alimentación de los componentes a agregar al menos temporalmente en un flujo volumétrico de por lo menos 100 l/s a través de una abertura en el mezclador con una superficie de sección transversal de abertura de por lo menos 0,25 m^{2} a través de un espacio intermedio en una abertura de llenado del mezclador que se puede cerrar, empleándose una tapa de la abertura de llenado del mezclador y/o de la abertura de salida del dispositivo de alimentación con costados laterales, que en estado abierto forma un resbaladero de paso.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la diferencia de presión entre la presión ambiente y la presión en una cámara de mezclado del mezclador (1) es utilizada o como único o como preponderante accionamiento para al menos un proceso de introducción de agua o de un componente del material de mezcla o para la aceleración del proceso de introducción.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque al menos una parte de los componentes del material de mezcla determinantes de la calidad, los denominados aditivos, son introducidos durante el proceso de mezclado.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los componentes individuales del material de mezcla son introducidos en el mezclador (1) sucesivamente en un orden predeterminado.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el agua solamente se introduce en el mezclador (1) después de que los otros componentes del material de mezcla han sido introducidos en el mezclador (1) en esencia simultáneamente.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque al menos una parte del agua es introducida directamente en el material de mezcla por medio de un dispositivo de alimentación (34) preferentemente giratorio.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque al menos una parte del agua es introducida en el material de mezcla mediante un dispositivo de alimentación, que está acoplado con un útil mezclador (34) o está integrado en un útil mezclador (34).

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque los componentes del material de mezcla determinantes de la calidad son introducidos en el mezclador (1) por debajo del nivel de llenado del material de mezcla.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque los componentes del material de mezcla determinantes de la calidad son introducidos en esencia en una zona central cilíndrica, cuyo límite superior es en esencia el nivel de llenado, cuyo límite inferior es el fondo del mezclador (1) y cuyo radio como máximo asciende al 90% del radio de la cámara de mezclado.

10. Procedimiento según la reivindicación 8 o 9, caracterizado porque los componentes del material de mezcla determinantes de la calidad son introducidos en el mezclador (1) de tal manera que presentan una componente de movimiento en dirección radial hacia el centro del mezclador (1).

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque 11 al menos una parte de los componentes del material de mezcla determinantes de la calidad son introducidos en el mezclador (1) mezclados con aire.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque para la ventilación de la cámara de mezclado la compensación de presión se efectúa mediante un conducto (45), que termina en la cámara de mezclado por debajo del nivel de llenado del material de mezcla.

13. Dispositivo para la preparación de arena de moldeo con un mezclador (1), que presenta una cámara de vacío (16) o está dispuesto en una cámara de vacío (16) que en esencia puede cerrarse estanca al vacío, con dispositivos para la alimentación de los componentes a mezclar, con por lo menos un útil mezclador (34) así como con un dispositivo (38) para la extracción de la mezcla terminada, existiendo o pudiendo formarse al menos una conexión de alimentación que puede cerrarse desde el depósito de mezclado hacia fuera para componentes del material de mezcla, presentando la abertura de alimentación una superficie de sección transversal de abertura de por lo menos 0,25 m^{2}, pudiendo conectarse a través de un espacio intermedio (6, 6') una abertura de llenado del mezclador que puede cerrarse en esencia estanca al vacío con la abertura de salida de por lo menos un dispositivo de alimentación y presentando la abertura de llenado del mezclador y/o la abertura de salida del dispositivo de alimentación una tapa (3, 11) con costados laterales (4, 11'), que de este modo en estado abierto forma un resbaladero de paso.

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14. Dispositivo según la reivindicación 13, caracterizado porque la alimentación o se efectúa sólo por la diferencia de presión entre la presión ambiente y la presión en la cámara de mezclado del mezclador o la alimentación al menos es acelerada por esta diferencia de presión.

15. Dispositivo según la reivindicación 13 o 14, caracterizado porque el dispositivo de alimentación está configurado como balanza dosificadora.

16. Dispositivo según la reivindicación 13 o 14, caracterizado porque el espacio intermedio (6, 6') está realizado estanco al vacío.

17. Dispositivo según la reivindicación 16, caracterizado porque está prevista una parte (13, 13') de resbaladero que es independiente de una tapa (3, 11).

18. Dispositivo según la reivindicación 17, caracterizado porque está previsto un dispositivo de mando, que al objeto de la alimentación sucesivamente primero abre la tapa (3) de la abertura de llenado, luego lleva la parte de resbaladero móvil (13) a una posición funcional y luego abre la tapa (11) del dispositivo de alimentación.

19. Dispositivo según una de las reivindicaciones 13 a 18, caracterizado porque la cámara de mezclado (16) está dispuesta en un depósito de presión (17') y porque dentro del depósito de presión (17'), pero fuera de la cámara de mezclado (16), está prevista una alimentación de aire (19) que puede cerrarse.

20. Dispositivo según la reivindicación 19, caracterizado porque está previsto un mando que abre la alimentación de aire (19) cuando son alimentados los componentes del material de mezcla y cierra la alimentación de aire (19) cuando el depósito de vacío está cerrado estanco al vacío.

21. Dispositivo según una de las reivindicaciones 13 a 20, caracterizado porque un dispositivo de alimentación para agua está dispuesto de tal manera que el agua es conducida a través o a lo largo de un útil mezclador (34) con paletas mezcladoras (35) dispuesto de preferencia excéntrico y en esencia es alimentada al material de mezcla en la zona de los extremos (37) de las paletas mezcladoras.

22. Dispositivo según una de las reivindicaciones 13 a 21, caracterizado porque las aberturas (37) de salida de líquido en el dispositivo de alimentación para agua están dispuestas a profundidades diferentes por debajo del nivel de material de mezcla.

23. Dispositivo según una de las reivindicaciones 13 a 22, caracterizado porque el dispositivo de alimentación para agua es una balanza dosificadora (25), estando unidos la balanza dosificadora (25) y el mezclador con un conducto (27, 29, 30) preferentemente elástico al menos en parte, que puede cerrarse mediante una válvula (26), estando dispuesta la válvula (26) directamente en el mezclador (1), de manera que la parte elástica del conducto (29) se encuentra entre la válvula (26) y la balanza dosificadora (25).

24. Dispositivo según una de las reivindicaciones 13 a 23, caracterizado porque la alimentación de los componentes del material de mezcla determinantes de la calidad está prevista por medio de una lanza de adición (41) por debajo del nivel de material de mezcla.

25. Dispositivo según la reivindicación 24, caracterizado porque la abertura de salida (45) de la lanza de adición (41) está orientada tangencialmente con respecto a la dirección de flujo del material de mezcla y se muestra preferentemente en la dirección de flujo.