LU83866A1 - Verfahren und einrichtung zum dosieren von brennstoffen bei der herstellung von giessereisandformen - Google Patents

Description

ίί - A - i» GEORG FISCHER AKTIENGESELLSCHAFT, 8201 Schaffhausen 2209/GAD / 9.12.1981 / MS-ba /

Verfahren und Einrichtung zum Dosieren von Brennstoffen bei der Herstellung von Giessereisandformen_

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dosieren von Brennstoffen bei der Herstellung von Giessereisandformen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist eine Reihe von Verfahren zur Herstellung von Sandformen für Giessereizwecke bekannt, darunter auch solche, * bei denen mittels exothermer Reaktion eines Gases ein zur Verdichtung des Sandes führender Druckimpuls erzeugt ; “ wird. Da die Brenngase in genau bestimmten Mengen oder

Mengenverhältnissen der Brennkammer zugeführt werden müssen, um für alle Formen den gleichen Verdichtungsgrad zu erhalten, so wurden nach dem Stand der Technik zwei verschiedene Mengenmessverfahren angewendet. Entweder wurde aus einer Gasquelle mit konstantem Druck während einer bestimmten Zeit über einen definierten Strömung.s-widerstand Gas entnommen und dadurch ein definiertes Volumen unter Normaldruck bzw. eine definierte Gewichts- * - à - menge entnommen, oder es wurde über ein Gasometer direkt das Volumen gemessen. In beiden Fällen sind die Messungen relativ ungenau und es kommt zu Schwankungen im Brennstoffgemisch und dadurch zu nicht reproduzierbarem Ver-. dichtungsgrad der Formen. Im ersten Fall ist das Konstant halten des Drucks in engen Bereichen nur mit grossem und ' kostenintensivem Regelaufwand zu erreichen; im zweiten

Fall ist der Druck überhaupt nicht geregelt und es wird angenommen, dass er konstant ist. Der überwiegende Nachteil dieser bekannten Verfahren besteht jedoch darin, dass deren Funktionsablauf zu träge ist und dass sie demnach bei taktgesteuerten Formanlagen nur beschränkt oder gar nicht eingesetzt werden können.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen, mit denen die Nachteile des Standes der Technik eliminiert werden können, und mit dem auf einfache Weise eine konstante Gewichtsmenge an Brennstoff in relativ kurzer Zeit in die Brennkammer bringbar ist.

Erfindungsgemäss geschieht das mittels eines Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und mittels einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5, welche ferner jeweils die in den Kennzeichen der entsprechenden Ansprüche 1 und 5 genannten Merkmale aufweisen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei die einzige Figur eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemässen Dosiereinrichtung für einen oder mehrere Brennstoffe oder Brennstoffkomponenten an einer Formmaschine 2eigt.

> * . j - 3-

In einer einseitig offenen Brennkammer 1 einer Formmaschine ist ein von einem Motor 3 angetriebenes Gebläse 2 eingesetzt, das die Aufgabe hat, den dosierten Brennstoff mit der Luft in optimal zündfähigen Zustand zu , bringen. Durch einen an die offene Seite der Brennkammer 1 angeschlossenen, mit Sand gefüllten Formkasten 37 und aufgesetztem Fullrahmen 38, wird ein geschlossener Brennraum gebildet. In diesem Raum der Brennkammer 1 wird, sofern der Brennstoff nicht vorgemischt ist, das Brennstoffgemisch erzeugt und durch Zündung mittels einer Kerze 4 zur exothermen Reaktion gebracht.

Für die im Arbeitszyklus der Formherstellung integrierte Verdichtungsphase ist die Brennkammer 1 mit einer Brennstoffzufuhr 11 einer Zündeinrichtung 23 und gegebenenfalls mit einer Spüleinrichtung 5, 6, 7, 10 für die verbrannten Gase ausgerüstet. Diese Gase können jedoch auch über die offene Seite der Brennkammer 1 abgeführt werden. In diesem Falle würde das Gebläse 2 im offenen Zustand der Brennkammer 1 zur Spülung verwendet werden.‘

Die Spüleinrichtung für die verbrannten Gase kann aus einem mit der Brennkammer 1 über einen Anschluss 5 vorgesehenen, von einem Motor 10 angetriebenen Spülventilator 7 und einem ansteuerbaren Ventil 6 gebildet sein, das über eine Leitung 26 mit der zentralen Steueranlage 22 verbunden ist. Ueber die Steueranlage 22 ist auch der Motor 10 betätigbar.

Die Einrichtung für die BrennstoffZufuhr besteht im wesentlichen aus einer Zufuhrleitung 29, die entweder von einer Druckleitung 21 eines Leitungsnetzes direkt, oder über einen Kompressor, oder einen Vorratsbehälter - Μ - mit Brennstoff gespeist wird. Bei Verwendung von flüssigen oder festen Brennstoffen ist vorgesehen, die Einspeisung in die Zufuhrleitung 29 über eine nicht näher beschriebene Vorbereitungsanlage vorzunehmen.

An die Zufuhrleitung 29 ist ein Schaltventil 18 angeschlossen, das entweder elektrisch oder elektropneumatisch betätigbar ist. Das Ventil 18 ist einerseits mit einem Druckbegrenzungsschalter 17, der auf eine obere und eine untere Druckschwelle einstellbar ist, andererseits mit einer zentralen Steueranlage 22 verbunden. Vorzugsweise ist hierbei ein Druckbegrenzungsschalter 17 mit sehr enger Schalthysterese eingesetzt.

Nach dem Schaltventil 18 ist ein Dosierbehälter 14 angeordnet, dessen eingegebener Gasdruck mittels eines angeschlossenen Manometers 16 abgelesen werden kann. Das Manometer 16 kann mittels eines Hahnes 15 abgeschaltet werden. Bei Verwendung von Stäuben als Brennstoffkompo-nente ist der Dosierbehälter 14 zusätzlich mit einem Homogenisator z.B. einem Mischflügel 41 ausgerüstet. Ferner ist bei Verwendung mehrerer Brennstoffkomponenten - vor dem Dosierbehälter 14 ein Mischbehälter 40 zur Ver mischung der Brennstoffkomponenten anzuordnen, oder ‘ falls die Vermischung erst im Brennraum stattfinden soll, speziell bei Gasen, für jeden Brennstoff ein eigener Dosierbehälter zu verwenden.

Zum Konstanthalten des Verhältnisses von Brennstoff zu Oxidationsmittel ist es von Vorteil, die Temperatur von der Brennkammer und dem Dosierbehälter gegenseitig anzupassen. Als vorteilhafte Ausführung hat sich eine Anordnung erwiesen, bei welcher der Dosierbehälter als Teil - freier Brennkammer ausgebildet ist, beispielsweise als Ummantelung des Leitrohres 14a.

Zwischen dem Dosierbehälter 14 und der Brennkammer 1 ist in der Leitung 30 ein Ladeventil 13 zur Ueberführung des Brennstoffes in die Brennkammer 1 angeordnet, welches Ventil 13 über eine Ansteuerung 24 mit der zentralen Steuereinrichtung 22 verbunden ist. Hierbei wird wie beim Füllventil 18, der Oeffnungsimpuls von der Steuereinrichtung 22 über eine Ansteuerung 25, und der Schliess-impuls vom Druckbegrenzungsschalter 17 ausgelöst. In Serie zum Ladeventil 13 ist zwischen diesem und der Brennkammer 1 ein Rückschlagventil 12 angeordnet. Dieses Rückschlagventil 12 nimmt hierbei den Explosionsdruck aus der Brennkammer 1 auf, schützt damit das Ladeventil 13 und schirmt dieses gleichzeitig gegen die hohen Temperaturen der verbrennenden Gase ab.

In der Druckluftleitung 32 kann ferner ein Druckregler 19 eingebaut werden, mit Hilfe dessen bei starken Druckschwankungen im Druckluftnetz 20 der zur Betätigung der beiden Ventile 13 und 18 benötigte Luftdruck konstant * gehalten wird.

Das Ladeventil 13 weist einen auf dessen Schliessstellung eingestellten Endschalter 35 auf, der einen Steuerimpuls für die Zündeinrichtung 23 abgibt woraus die Auslösung der Zündung durch die Kerze 4 erfolgt. Der Anschluss der Zufuhrleitung 30 an die Brennkammer 1 erfolgt über eine Eindüsöffnung 11a.

Vorzugsweise ist zwischen der Unterkante der Brennkammer 1 und der Oberkante des Füllrahmens 38 ein Sicherheits- y ' / * - 6 -

Schalter 36 in den Funktionsablauf eingebaut.

Einerseits wird die vom Endschalter 35 ausgelöste Zündung nur dann freigegeben, wenn der Schalter 36 sich in Sçhliessstellung befindet. Andererseits soll ein Eindüsen von Brennstoff in die Brennkammer 1 nur in Sçhliessstellung des Endschalters 36 möglich gemacht werden, d.h. wenn der Füllrahmen 38 und der Formkasten 37 die Brennkammer 1 an deren Oeffnungs-seite fest verschlossen halten. Desgleichen wenn das Ventil 6 der Spüleinrichtung geschlossen ist und der damit betätigte Endschalter 42 sich in Sçhliessstellung befindet. Hierzu werden die Signale der Schalter 35, 36 und 42 einer logischen UND-Verknüpfung 39 zugeführt.

Die Arbeitsweise der beschriebenen Anlage ist die folgende :

Der Dosierbehälter 14 wird mittels des Ventiles 18 bis zu einer vorbestimmten Druckschwelle z.B. 3 atü, mit einem unter Druck stehenden Gas gefüllt (Füllphase).

Bei Erreichen der Druckschwelle schaltet der Druckbegrenzungsschalter 17 die Gaszufuhr ab. Dann wird die einseitig offene Brennkammer 1 z.B. mittels des Gebläses 2 mit Frischluft geflutet und anschliessend durch einen mit aufgesetztem Füllrahmen 38 versehenen Formkasten 37 an deren offenen Seite verschlossen. In den damit gebildeten Brennraum wird durch Oeffnen des Ventiles 13 bei geschlossenem Ventil 18 aus dem Dosierbehälter 14, bis zum Erreichen einer unteren Druckschwelle im Dosierbehälter 14, Gas in den Brennraum übergeführt. Bei Erreichen dieser unteren Druckschwelle schaltet der Druckbegrenzungsschalter 17 die Ueberführung ab und es erfolgt nach einer vorgegebenen Zeit ein Impuls auf die « 1 .

t - * - ' Zündeinrichtung 23 und das eingedüste Gas wird zur exothermen Reaktion gebracht.

Nach dem Schliessen des Ventiles 13 wird das Ventil 18 geöffnet, wodurch der Dosierbehälter 14 bis zur vorbestimmten oberen Druckschwelle wieder aufgefüllt wird.

Bei Erreichen dieser oberen Druckschwelle schaltet der Druckbegrenzungsschalter 17 die Zufuhr wiederum ab.

Die Verwendung eines Druckbegrenzungsschalters 17 besonders mit enger Schalthysterese gewährleistet ein für die Praxis äusserst genaues Dosieren des Gases.

Bei gewähltem Verhältnis des Brennstoffgemisches und bei gegebenem Volumenverhältnis zwischen Brennraum und Dosierbehälterraum ist bei vorgegebenem Anfangsdruck somit der Enddruck im Dosierbehälter bestimmt. Typische Werte für obere und untere Druckschwellen, z.B. bei Verwendung von Erdgas, sind 3 atü und 0,5 atü. .

Bei Versorgung des Dosierbehälters von einem Gasnetz, z.B. einem Erdgasnetz, welches etwa unter 3,5 atü steht, ist es einfach 3 atü im Dosierbehälter zu erreichen; . dergleichen auch bei Verwendung eines Vorratsbehälters mit reduzierbarem üeberdruck. Wird jedoch mit einem Kompressor gearbeitet, so ist es aus Energiegründen günstiger, einen niedrigeren üeberdruck im Dosierbehälter, dafür aber ein grösseres Volumen desselben zu wählen.

Die Gaszufuhr zum Brennraum erfolgt demnach in zwei Phasen, einer Füllphase und einer Ladephase. In der Füllphase wird der Dosierbehälter, um eine genau de- * - ? - finierte Menge eines Gases zu erhalten, relativ "langsam" bis zu einer genau festgelegten oberen Druckschwelle gefüllt. In der Ladephase hingegen wird das Gas unter Entspannung des Druckes im Dosierbehälter bis zum Er-. reichen einer vorbestimmten unteren Druckschwelle, vom

Dosierbehälter "schnell" in den Brennraum übergeführt.

*

Mit einer solchen Einrichtung ist eine genaue Bestimmung der Zusammensetzung des Verhältnisses Luft-Gas erreichbar, wodurch eine absolute, umweltfreundliche Verbrennung und ebenso ein definierter und reproduzierbarer Sandverdichtungsgrad gewährleistet wird.

«

' I

Claims (13)

1. Verfahren zum Dosieren von Brennstoffen bei der Herstellung von Giessereisandformen bei welcher über einer Formeinrichtung in eine Brennkammer ein Brennstoff oder ein Gemisch von Brennstoffen zugeführt und das selbst zu einer exothermen Reaktion gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass hierbei ein Dosierbehälter mit Brennstoff oder einem oder mehreren Bestandteilen eines Brennstoffgemisches bis zu einer oberen Druckschwelle gefüllt und hernach unter Ableitung des Brennstoffes in die Brennkammer, der Druck bis zu einer unteren Druckschwelle im Dosierbehälter abgesenkt wird. *

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer mit Frischluft geflutet und auf Atmosphärendruck gebracht wird, und dass hernach ein oder mehrere verschiedene Brennstoffe aus einem oder mehreren Dosierbehältern in die Brennkammer geleitet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Bestandteil des Brennstoffgemisches « -xu über einen eigenen Dosierbehälter der Brennkammer zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Brennstoffbestandteil, sowohl gas- * , förmige, flüssige oder feste Medien verwendet werden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die obere oder untere Druckschwelle in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz aus der Betriebstemperatur des Dosierbehälters und der Betriebstemperatur der Brennkammer bestimmt wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturen des Dosierbehälters und die Temperaturen der Brennkammer wechselseitig angeglichen werden.

7. Dosiereinrichtung an einer Formmaschine zur Herstellung von Giessereisandformen mit einer Brennkammer und einer mit der Brennkammer verbindbaren Formeinrichtung und einer Zuführeinrichtung für einen in der Brennkammer unter Erzeugung eines zur . Verdichtung des Sandes in der Formeinrichtung aus reichenden Ueberdruckes zu verbrennender Brennstoff, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zuleitung (29, 30. für den Brennstoff ein Dosierbehälter (14) angeordnet ist, in welchem der Brennstoff aus einem Vorratsbehälter, einem Leitungsnetz oder einem Kompressor unter grösserem Druck als in der Brennkammer (1) bzw. im Brennraum während einer Füllphase speicherbar ist, und dass zwischen der bis zum Erreichen einer oberen -1- w « ‘i / Druckschwelle an einer Druckmessstelle dauernden Füllphase und einer bis zum Erreichen einer unteren Druckschwelle dauernden Ladephase, in der der Brennstoff aus dem Dosierbehälter (14) in die Brennkammer (1) bzw. in den Brennraum übergeführt wird, mittels 3 Schaltventilen (13, 18) umgeschalten wird. i

8. Dosiereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltventile (13, 18) gesteuerte Ventile sind, welche bei Erreichen einer oberen oder unteren Druckschwelle an der Druckmessstelle, die Füllphase bzw. Ladephase beenden.

9. Dosiereinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Schaltventilen (13, 18) ein in Verbindung mit dem Dosierbehälter (14) gebrachter Druckbegrenzungsschalter (17) eingebaut ist.

10. Dosiereinrichtung nach einem der Ansprüche 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem/den Dosier-behälter/n (14) ein Mischbehälter (40) zur Vermischung mehrerer Brennstoffkomponenten angeordnet ist. t

11. Dosiereinrichtung nach einem der Ansprüche 7, 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schaltventil (13) für die Ladephase und der Brennkammer (1) ein in Richtung zur Brennkammer (1) öffnendes Rückschlagventil (12) angeordnet ist.

12. Dosiereinrichtung nach einem der Ansprüche 7,8,9 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Dosierbehälter (14) eine Mischeinrichtung als Homogenisator * -Λ - für feste Brennstoffkomponenten vorgesehen ist.

13. Dosiereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosierbehälter als Teil der Brenn-« kammer ausgeführt ist. l· * *