WO1991001189A1

WO1991001189A1 - Verfahren und einrichtung zum aushärten von giesserei-kernen

Info

Publication number: WO1991001189A1
Application number: PCT/CH1990/000168
Authority: WO
Inventors: Werner Lüber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-07-14
Filing date: 1990-07-11
Publication date: 1991-02-07
Anticipated expiration: 1992-01-14
Also published as: CH679913A5; EP0434795A1

Abstract

Die Einrichtung zum Aushärten von Giesserei-Kernen aus einer Sand enthaltenden Masse, bei welchem der Kern zu seiner Härtung im Kern-Formwerkzeug (1) einem mit einem Katalysator angereicherten Gasstrom und nachfolgend einem Druckluftstrom ausgesetzt wird, umfasst eine der Heizungsstufe (7) vorgeschaltete Zerstäubungsdüse (10), welche über druckgeregelte Zuleitungen (3 und 4) sowohl mit einer Gasquelle, insbesondere Druckluftquelle, als auch mit einer Katalysatorquelle in Strömungsverbindung steht.

Description

Verfahren und Einrichtung zum Aushärten von Giesserei-Kernen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aus¬ härten von Giesserei-Kernen aus einer Sand enthaltenden Masse, bei welchem der Kern zu seiner Härtung im Kern-Form¬ werkzeug einem mit einem Katalysator angereicherten Gasstrom und nachfolgend einem Druckluftstrom ausgesetzt wird.

Solche kalthärtende Verfahren sind bekannt, wie etwa das so¬ genannte Coldbox-Verfahren, bei dem dem Kernsand zwei Kompo¬ nenten eines Kunstharzsystems zugefügt werden, welche dann mit dem Sand aushärten, sobald ein Amin, etwa ein Alkylamin oder ein Methyl-Formiat, als Katalysator zugegeben wird. Die eine Komponente könnte hierbei z.B. ein Polyesterharz, ein Polyätherharz oder ein beliebiges Kunstharz flüssiger Konsistenz mit reaktiven Hydroxylgruppen sein; die zweite Komponente ist auf jeden Fall ein organisches Isocyanat. Die beiden Komponenten werden mit dem Formsand gründlich vermischt und dann verformt. Um hier nun die Reaktion zu katalysieren und die Handhabung und den Gebrauch der ins¬ besondere Amine zuverlässig zu gestalten, sind bisher ver¬ schiedene Anstrengungen unternommen worden.

So ist es bereits seit längerer Zeit bekannt, ein Gemisch von tertiärem Alkylamin und Luft durch das Isocyanatharz- Sand-Gemisch zu drücken, wobei dieses Amin-Luft-Gemisch auf Temperaturen von 30 - 50 erwärmt wird, um alle Amintröpf- chen zu verdampfen.

Die bekannten Verfahren haben aber einen gemeinsamen Nach¬ teil, indem der Aushärtevorgang eine erhebliche Zeitdauer beansprucht. Beispielsweise nimmt die Ausformung des Kern¬ sand-Gemisches im Formwerkzeug auf einer Kern-Schiess-Ma- schine oft nur Bruchteile einer Sekunde in Anspruch, woge¬ gen die nachfolgende Begasung zur Aushärtung des Kernes über mehrere Sekunden zu erfolgen hat, was die Begasung na¬ türlich zu einem enormen Kostenträger macht.

Um die Begasungszeit bzw. Aushärtezeit zu verringern, hat man dann in der Regel den Anteil der Amine überdosiert, un¬ ter der Gefahr, dass ein iederanlösen der Binder erfolgen konnte, was die mögliche Endfestigkeit des Kernes auf ca. 80 bis 85% vermindert.

Danach ist ein weiteres Verfahren bekannt geworden, nach dem Dosierpumpen zwischen der Katalysator-Quelle und der Mischstelle von Trägergas und Katalysator eingeschaltet werden sollen, um den Katalysator besser dosieren zu kön¬ nen, was allerdings auch hier nur zu einem unbefriedigen¬ den Ergebnis führen kann.

Eine unzureichende Dosierung ist deshalb gegeben, weil die¬ se, statt durch Oeffnen und Schliessen des Auslassventiles an der Quelle für den Katalysatordampf, hier zwar durch den Ansaugvorgang der Pumpe erfolgt, danach aber erst der "do¬ sierte" Katalysatordampf mit dem Trägergas, das hier eben¬ falls direkt aus der Druckluftquelle zugeführt wird, unmit¬ telbar vor dem Eintritt in den Kern gemischt werden muss. Abgesehen davon, dass der Einbau von Pumpen die Taktzeit vergrössert, hängt hier u.a. die Dosierung von mindestens den Temperaturänderungen an den unter Druck stehenden Quel¬ len für den Katalysatordampf und das Trägergas ab. Zudem wird auch bei einer Verwendung von höchstpräzisen Ventilen in der Regel mehr Katalysatordampf in den Kern einströmen als notwendig, da der Druck in den Quellen kaum konstant gehalten werden und so wieder ein Ueberschuεs vorberechnet werden muss. Nachteilig ist aber auch, dass jeder Einbau von Steuerglie¬ dern, Pumpen, Heizungsmitteln und dgl. in die Zuleitungen zwischen Quellen und Kern die Strömungswege verlängert und somit auch die Einströmzeit des Katalysatordampf-Trägergas- Gemisches und der nachfolgenden Spülluft in den Kern, was gerade die Aushärtezeiten verlängert statt verkürzt.

Etwas bessere Ergebnisse konnten dann dadurch erzielt wer¬ den, dass sowohl das Katalysatordampf-Trägergas-Gemisch als auch die Druckluft je in einem Dosierbehälter temporär ge¬ speichert und aus diesen Dosierbehältern dann nacheinander schlagartig in den Kern eingeschossen werden, wobei die Druckluft mit einem grösseren Volumen gespeichert und auf eine höhere Temperatur aufgeheizt wird als das Katalysator¬ dampf-Trägergas-Gemisch.

Für diese Massnahmen aber ist der technische Aufwand enorm.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ver¬ fahren der vorgenannten Art zu schaffen, das bei geringster Begasungszeit und optimalster Dosierung des erforderlichen Katalysators einen vergleichsweise dem Stand der Technik minimalsten technischen Aufwand erfordert.

Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass zur Her¬ stellung des Katalysatordampf-Trägergas-Gemisches der Kata- lysator in flüssiger Form einer der Heizstufe vorgeschal¬ teten Düse zugeführt wird, wobei deren Austrittsstrahl un¬ ter dem Einfluss eines zusätzlich durch die Düse strömenden Zerstäubungsgases zerfällt.

Durch diese gasunterstützte Zerstäubung des Katalysators wird eine optimale Dosierung des Katalysators und eine ebenso optimale Mischung von Flüssigkeit und Gas, in der Regel Druckluft, erreicht ohne den bisher üblichen Auf¬ wand an Dosierbehältern, Dosierpumpen u. dgl., indem hier die Dosierung und das Mischungsverhältnis lediglich über Druckregler und Spritzcharakteristik der Zerstäubungsdüse erfolgt.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer Anordnung zur Erzeugung eines Katalysatordampf-Trägergas-Gemisches und mit einer Druckluftquelle.

Diese Einrichtung zeichnet sich aus durch eine der Hei¬ zungsstufe vorgeschalteten Zerstäubungsdüse, welche über druckgeregelte Zuleitungen sowohl mit einer Gasquelle, ins¬ besondere Druckluftquelle, als auch mit einer Katalysator¬ quelle in Strömungsverbindung steht.

Eine solche Einrichtung lässt sich, wie ohne weiteres er- kennbar, mit geringsten, handelsüblichen Mitteln aufbauen, ist äusserst präzise zu steuern und praktisch wartungsfrei.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung des erfindungsgemässen Verfahrens an einer Kern-Schiess- Maschine.

Eine beispielsweise Ausführungsform einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist nachfol¬ gend anhand der Zeichnung, welche im Blockschema eine Ein¬ richtung zum Aushärten von Giesserei-Kernen im Coldbox-Ver¬ fahren zeigt, näher erläutert.

Die gezeigte, an ein Kern-Formwerkzeug 1 einer nicht näher gezeigten Kern-Schiess-Maschine anschliessbare Einrichtung zum Aushärten von Giesserei-Kernen vorzugsweise im Coldbox- Verfahren umfasst zunächst in bekannter Weise eine Anord¬ nung 2 zur Erzeugung eines Katalysatordampf-Trägergas-Gemi¬ sches mit Anschlussleitungen 3 und 4, welche über Regelven¬ tile 5 und 6 an eine nicht näher veranschaulichte Kataly¬ satorquelle resp. Druckluftquelle anschliessbar sind, sowie mit einer, dem Kern-Formwerkzeug 1 vorgeschalteten Heizstu¬ fe 7 in Form eines Wärmeaustauschers o.dgl. in der Zuführ¬ leitung 8 zum Kern-Formwerkzeug.

Erfindungsgemass wird nun der Katalysator in flüssiger Form direkt einer der Heizstufe 7 über eine Zwiεchenleitung 9 vorgeschalteten Zerstäubungsdüse 10 über eine, dem Regel¬ ventil 5 nachgeschaltete Druckreglerstufe 11 in der An¬ schlussleitung 3 zugeleitet.

Ferner wird dieser Zerstäubungsdüse 10 die Druckluft direkt über eine, dem Regelventil 6 nachgeschaltete Druckregler¬ stufe 12 in der Anschlussleitung 4 zugeleitet.

Wahlweise kann aber auch die Zerst ubungsduse 10 mittels Bypass 13 und Bypassventil 14 überbrückt werden, um durch diese Leitung mit dann grösserem Strömungsquerschnitt eine grössere Menge Spülluft in gleicher Zeiteinheit durch den Kern drücken zu können.

Die Zerstäubungsdüse 10 kann von unterschiedlicher, konven¬ tioneller Bauweise sein.

Bei einer ersten Bauart solcher druckluftunterstützten Zer¬ stäuber, die einen Flüssigkeitsfilm erzeugen, wird die Flüs¬ sigkeit durch eine relativ grosse Oeffnung auf eine Film¬ fläche aufgebracht und fliesst, von der Schubspannung des überlagerten Druckluftstromes getrieben, in Form eines dün¬ nen Filmes zur Zerεtäubungsöffnung, an welcher der Zerfall des Filmes stattfindet. Bei einer zweiten Bauart wird die Flüssigkeit getrennt vom Zerstäubungsgas bis zu der Düsenöffnung transportiert und fliesst in Form eines dünnen Strahls durch die Düsenδffnung in einen oder mehrere Gasstrahlen, wo der Zerfall des Flüs¬ sigkeitsstrahls stattfindet.

Vorzugsweise wird der Zerstäubungsdüse 10 der flüssige Ka¬ talysator wie auch das Trägergas, hier Luft, unter Druck zugeführt.

Es ist aber auch ohne weiteres möglich, den flüssigen Ka¬ talysator durch Saugwirkung oder Schwerkraft zuzuführen.

Selbstverständlich ist es weiter möglich, sämtliche Steuer¬ glieder, wie die Regelventile 5 und 6, die Druckreglerstu¬ fen 11 und 12 sowie das Bypassventil 14 über einen Rechner und Steuerstufe 15 vorprogrammierbar und vollautomatisch zu steuern.

Mit dieser Steuerung der Druckkombinationen sowie die ent¬ sprechende Wahl der Düse mit vorgegebener Düsenpaarung lässt sich jede gewünschte Flüssigkeitskonzentration des Katalysator-Gas-Gemisches erreichen, wobei sich ohne wei¬ teres auch Aenderungen der Umgebungstemperatur ausgleichen lassen, so dass nunmehr eine bisher nicht mögliche Opti¬ mierung des Aushärtvorganges bei vergleichsweise minimalstem Aufwand erzielbar ist.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Aushärten von Giesserei-Kernen aus einer Sand enthaltenden Masse, bei welchem der Kern zu seiner Härtung im Kern-Formwerkzeug einem mit einem Katalysa¬ tor angereicherten Gasstrom und nachfolgend einem Druck¬ luftstrom ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des Katalysatordampf-Trägergas-Gemisches der Katalysator in flüssiger Form einer der Heizstufe vorgeschalteten Düse zugeführt wird, wobei deren Aus¬ trittsstrahl unter dem Einfluss eines zusätzlich durch die Düse strömenden Zerstäubungsgases zerfallt.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An¬ spruch 1 , mit einer Anordnung zur Erzeugung eines Ka¬ talysatordampf-Trägergas-Gemisches und mit einer Druck¬ luftquelle, gekennzeichnet durch eine der Heizungsstu¬ fe (7) vorgeschalteten Zerstäubungsdüse (10), welche über druckgeregelte Zuleitungen (3 und 4) sowohl mit einer Gasquelle, insbesondere Druckluftquelle, als auch mit einer Katalysatorquelle in Strömungsverbindung steht.

3. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 an einer Kern- Schiess-Maschine.