DE19536803A1

DE19536803A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Regenerieren von Formsand

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Publication number: DE19536803A1
Application number: DE19536803A
Authority: DE
Inventors: Takashi Suginaka; Toshisaburo Kimura
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Maschinenfabrik Gustav Eirich GmbH and Co KG
Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1995-10-02
Publication date: 1996-04-04
Anticipated expiration: 2015-10-03
Also published as: KR100362782B1; US5816312A; KR960010121A; DE19536803B4

Description

Hintergrund der Erfindung Feld der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regenerieren von wiedergewonnenem Formsand unter Verwendung eines Vakuumknettanks.

Beschreibung des Standes der Technik

Wie im Stand der Technik bekannt ist, wird Formsand in einer Naßform-Abfor mungslinie zum Formen einer Naßgußform geknetet und in eine Gußform ge formt, wobei die Gußform nach dem Gießen zerbrochen wird, der Formsand wiedergewonnen und der wiedergewonnene Sand mit frischem Sand wieder geknetet wird, bei welcher soweit wie erforderlich hinzugefügt wird, um zum Formen einer weiteren Form verwendet zu werden. Somit wird Formsand wie derholt regeneriert und verwendet.

Der wiedergewonnene Sand, der durch Zerbrechen einer Grußform nach dem Gießen erhalten wird, liegt zum Zeitpunkt der Wiedergewinnung in einer wesent lich erhöhten Temperatur vor und die Temperatur des regenerierten Sandes wird zu hoch, wenn der wiedergewonnene Sand, so wie er ist, geknetet wird.

Folglich wird der wiedergewonnene Sand herkömmlicherweise auf eine vor gegebene Temperatur (im allgemeinen auf eine Temperatur, die nicht höher ist als 40°C) in einem Sandkühler abgekühlt und dann einem Knettank zugeführt.

Kürzlich wurde ein Vakuumknettank, in welchem Formsand unter einem vor gegebenen Vakuumgrad geknetet wird, in einige Grünstanzform- bzw. Grünform- bzw. Naßform-Abformungslinien eingeführt und in der Praxis eingesetzt.

Wenn ein derartiger Vakuumknettank verwendet wird, kann heißer Formsand (z. B. um 40° bis 70°C) schnell auf eine vorgegebene Temperatur gekühlt werden, die nicht höher ist als 40°C.

Das heißt, daß beim Kneten von Formsand und beim Formen einer Grünstanz form- bzw. Grünform- bzw. Naßgußform normalerweise heißer wiedergewonne ner Sand, falls nötig zusammen mit frischem Sand in einen Knettank eingeführt und mit Bentonit (als Bindemittel) und einer vorgegebenen Wassermenge gekne tet wird. Wenn ein Vakuumknettank als Knettank verwendet wird, wird die Siedetemperatur von Wasser aufgrund des reduzierten Drucks im Vakuumknet tank abgesenkt und folglich wird ein Teil des Wasser (das später beschriebene Kühlwasser), welches dem Formsand hinzugefügt ist, verdampft, wobei es der Umgebung (z. B. dem Sand) Verdampfungslatentwärme entzieht, wodurch der Sand im Tank schnell auf eine vorgegebene Temperatur abkühlt.

Die Menge des dem Formsand im Vakuumknettank hinzugefügten Wassers wird als die Summe von Wasser bestimmt, welches erforderlich ist, um den Wasser gehalt im gekneteten Formsand auf einem vorbestimmten Wert (Befeuchtungs wasser) zu halten, und des Wassers, welches erforderlich ist, um den wiederge wonnenen Sand auf die vorgegebene Temperatur abzukühlen (Kühlwasser). Der Teil des Wassers, welches im Knettank verdampft wird, entspricht dem Kühl wasser.

Die Wassermenge, die in den Knettank eingeleitet wird, wird so gesteuert, daß die Qualität des gekneteten Sandes (wiedergewonnener Sand) gewährleistet ist und eine vorgegebene Sandfestigkeit (das ist der Druckwiderstand der Naßform, die mittels des wiedergewonnenen Sandes geformt ist) wird erhalten. Es ist bekannt, daß eine vorgegebene Beziehung zwischen dem Wassergehalt des Sandes und dem Druckwiderstand besteht, soweit die Identität des Sandes dieselbe ist, und herkömmlicherweise wird der Wassergehalt des wiedergewon nenen Sandes gemessen und die hinzugefügte Wassermenge wird so gesteuert, daß der Wassergehalt des gekneteten Sandes auf der Basis des gemessenen Wassergehaltes des wiedergewonnenen Sandes gemäß dieser Beziehung kon stant wird.

Der Wassergehalt im Formsand nach dem Kneten (regenerierter Sand) kann in einen abgesetzten Anteil, welcher einfach auf der Oberfläche von Sandpartikeln abgesetzt ist, und in einen absorbierten Anteil aufgeteilt werden, welcher in die Kristallschicht des Bentonits eindringt. Das absorbierte Wasser in der Kristall schicht ist weniger zum Verdampfen geeignet und verbessert die Wasserspei cherung des Formsandes. Weiterhin spielt das absorbierte Wasser eine Rolle beim Aktivieren des Bentonits und bei der Unterstützung des Aufbaus der Sandfestigkeit (das ist der Druckwiderstand der Naßform, die mit dem wie dergewonnenem Sand geformt worden ist) und gleichzeitig bei der Erhöhung der endgültigen Sandfestigkeit.

Unsere Untersuchung der Beziehung zwischen dem Wassergehalt des regenerier ten Sandes nach dem Kneten, der Temperatur des wiedergewonnenen Sandes und dem Druckwiderstand einer Grünform bzw. Naßform hat ergeben, daß eine Naßform, die aus Gußsand geformt ist, welcher unter Vakuum geknetet worden ist, einen höheren Druckwiderstand bildet als jene, die aus Gießsand geformt ist, welcher unter einem atmosphärischen Druck geknetet worden ist, und daß gleichzeitig der Druckwiderstand einer Naßform, welche aus unter Vakuum geknetetem Formsand geformt worden ist, ansteigt, wenn die Temperatur des wiedergewonnenen Sandes für einen gegebenen Wassergehalt des regenerierten Sandes nach dem Kneten ansteigt.

Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen dem Druckfestigkeit bzw. Druckwiderstand der Grünstanz- bzw. Naßform, die aus Formsand geformt ist, welcher im Vaku umknettank geknetet worden ist, und dem Wassergehalt im Formsand. Die Linien A und B zeigen die Beziehungen für die Naßformen, die jeweils aus regenerierten Formsandmassen geformt worden sind, welche durch Kneten von wiedergewonnenen Sandmassen unter 25°C bzw. 65°C mit denselben Anteilen von Bentonit im Vakuumknettank erhalten worden sind. Die Linien C und D zeigen dieselben Beziehungen für die Naßformen, die jeweils aus regenerierten Formsandmassen geformt worden sind, welche durch Kneten von wiedergewon nenen Sandmassen unter 25°C bzw. 65°C mit denselben Anteilen von Bentonit unter einem atmosphärischen Druck erhalten worden sind. Wie aus Fig. 5 zu verstehen ist, ist die Naßform aus dem gekneteten wiedergewonnenen Sand bei 65°C von höherem Druckwiderstand als jene aus dem gekneteten wiedergewon nenen Sand mit 25°C, wenn der wiedergewonnene Sand unter Vakuum gekne tet wird. Es wird derzeit angenommen, daß dies daran liegt, daß ein größerer Betrag an Dampf im Knettank erzeugt wird, da die hinzuzufügende Menge Wasser mit dem Temperaturanstieg des wiedergewonnenen Sandes ansteigt, und eine größere Wassermenge in die Kristallschicht des Bentonits eindringt, wodurch die Aktivierung des Bentonits stärker gefördert wird.

Wenn folglich die Temperatur des wiedergewonnenen Sandes als ein Faktor zur Steuerung des Anteils des in den Vakuumknettank hinzuzufügenden Wassers verwendet wird, kann die Qualität des regenerierten Sandes besser stabilisiert werden.

Da weiterhin der Druckwiderstand der Naßform erhöht wird, wenn die Tempera tur des wiedergewonnenen Sandes ansteigt, kann ein gewünschter Druckwider stand (bzw. Druckfestigkeit) der Naßform durch einen reduzierten Anteil von Binder (Bentonit) gewährleistet werden, wenn die Temperatur des wiedergewon nenen Sandes ausreichend hoch ist. Wenn die Bentonitmenge reduziert wird, kann die Naßform zu geringeren Kosten hergestellt werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Im Lichte der vorstehenden Betrachtungen und der vorstehenden Beschreibung ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Regenerieren von wiedergewonnenem Sand, bei welchem die Qualität von erhaltenem regenerier tem Sand besser stabilisiert werden kann, sowie eine Vorrichtung zum Aus führen des Verfahrens und insbesondere ein Verfahren zum Regenerieren von wiedergewonnenem Sand, welches es ermöglicht, eine Naßform zu niedrigeren Kosten herzustellen und eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens zu schaffen.

In Übereinstimmung mit einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Regenerieren von Formsand geschaffen, welches die Schritte aufweist: Einleiten von wiedergewonnenem Sand in einen Vakuumknet tank, Hinzufügen von Wasser und Binder zum wiedergewonnenen Sand und Kneten des wiedergewonnenen Sandes, wobei die Verbesserung die folgenden Schritte aufweist: Vorgeben eines Soll-Festigkeitswerts bzw. Ziel-Festigkeits werts bzw. Sollwiderstandswertes des regenerierten Sandes und Steuern der Wassermenge, die dem wiedergewonnenen Sand hinzuzufügen ist, auf der Grundlage der Temperatur des wiedergewonnen Sandes vor dem Kneten im Vakuumknettank, so daß regenerierter Sand des Soll-Festigkeitswerts erhalten wird.

Frischer Sand kann zum wiedergewonnen Sand, soweit erforderlich, hinzugefügt werden, und wenn frischer Sand zum wiedergewonnenen Sand hinzugefügt wird, sollte der Ausdruck "der wiedergewonnene Sand vor dem Kneten" so weit interpretiert werden, daß er das Gemisch aus dem wiedergewonnenen Sand und dem frischen Sand umfaßt.

In einer Ausführungsform wird die Wassermenge, die zum wiedergewonnenen Sand hinzuzufügen ist, auf der Grundlage von Daten über das Verhältnis zwi schen dem Wassergehalt des wiedergewonnenen Sandes und der Festigkeit des regenerierten Sandes, von Daten über die Beziehung zwischen der Temperatur des wiedergewonnenen Sandes im Vakuumknettank vor dem Vakuumkneten und der Menge von Kühlwasser, die erforderlich ist, um den wiedergewonnenen Sand auf eine Ziel- bzw. Soll-Kühltemperatur abzukühlen, und dem Wassergehalt des wiedergewonnenen Sandes im Vakuumknettank vor dem Vakuumkneten gesteuert.

In Übereinstimmung mit einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfin dung ist eine Formsand-Regeneriervorrichtung zur Ausführung des Verfahrens des ersten Gesichtspunkts vorgesehen. Die Formsand-Regeneriervorrichtung weist auf: einen Vakuumknettank zum Kneten von wiedergewonnenem Sand unter einem Vakuum eines vorgegebenen Grades, ein Zuführsystem für wie dergewonnenen Sand zum Zuführen einer vorgegebenen Menge von wiederge wonnenem Sand in den Vakuumknettank, ein Bindemittel-Zuführsystem zum Zuführen einer vorgegebenen Bindemittelmenge, ein Wasserzuführsystem zum Zuführen einer vorgegebenen Wassermenge in den Vakuumknettank, ein Tempe raturerfassungsmittel zum Erfassen der Temperatur des wiedergewonnenen Sandes im Vakuumknettank vor dem Kneten unter Vakuum, ein Wassergehalt erfassungsmittel zum Erfassen des Wassergehalts des wiedergewonnenen Sandes im Vakuumknettank vor dem Kneten unter Vakuum, und ein Steuer mittel, welches die Wasserzufuhr zum Vakuumknettank mittels des Wasser zuführsystems auf der Grundlage von Daten über die Beziehung zwischen dem Wassergehalt des wiedergewonnenen Sandes und der Festigkeit des regenerier ten Sandes, Daten über die Beziehung zwischen der Temperatur des wiederge wonnenen Sandes im Vakuumknettank vor dem Vakuumkneten und der Kühl wassermenge, die erforderlich ist, um den wiedergewonnenen Sand auf eine Soll-Kühltemperatur abzukühlen und dem Wassergehalt des wiedergewonnenen Sandes im Vakuumknettank vor dem Vakuumkneten steuert.

In Übereinstimmung mit dem ersten und zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann die Temperatur des Formsandes (hauptsächlich wiedergewonne ner Sand) im Mischer vor dem Kneten unter Vakuum als ein Faktor zum Steuern der hinzuzufügenden Wassermenge herangezogen werden, wodurch die Qualität des wiedergewonnen Sandes stabilisiert werden kann im Vergleich mit dem herkömmlichen Verfahren, wo die hinzuzufügende Wassermenge einfach auf der Grundlage der Beziehung zwischen dem Wassergehalt und der Festigkeit des Sandes festgelegt wird. Im Ergebnis kann die Festigkeit der Gießform (Naßform) gleichförmiger gehalten werden, wodurch Fehler beim Gießen reduziert werden und die Maßgenauigkeit der Gußstücke verbessert werden kann.

In Übereinstimmung mit einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Regenerieren von Formsand geschaffen, bei welchem wie dergewonnener Sand und Binder in einem Vakuumknettank eingeleitet werden, Wasser zum wiedergewonnenen Sand und dem Binder hinzugefügt wird, und der wiedergewonnene Sand unter Vakuum im Knettank geknetet wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß die hinzuzufügende Wassermenge auf der Grundlage der Temperatur und des Wassergehalts des wiedergewonne nen Sandes gesteuert wird, und daß die hinzuzufügende Bindermenge auf der Grundlage der Temperatur des wiedergewonnenen Sandes gesteuert wird.

Insbesondere weist das hinzuzufügende Wasser Knetwasser zum Aufrechterhal ten des Wassergehalts des Formsandes nach dem Kneten unter Vakuum auf einen vorgegebenen Wert und Kühlwasser zum Kühlen des wiedergewonnenen Sandes auf, und die Menge des Kühlwassers wird auf der Grundlage der Tempe ratur des wiedergewonnenen Sandes gesteuert.

In Übereinstimmung mit einem vierten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Formsand-Regeneriervorrichtung zum Ausführen des Verfahrens des dritten Gesichtspunkts geschaffen. Die Formsand-Regeneriervorrichtung weist folgende Merkmale auf: einen Vakuumknettank zum Kneten von wiedergewon nenem Sand unter einem Vakuum eines vorgegebenen Grades, ein Zuführsystem für wiedergewonnenen Sand zum Zuführen einer vorgegebenen Menge von wiedergewonnenem Sand zum Vakuumknettank, ein Bindemittelzuführsystem zum Zuführen einer vorgegebenen Bindemittelmenge, ein Wasserzuführsystem zum Zuführen einer vorgegebenen Wassermenge zum Vakuumknettank, ein Temperaturerfassungsmittel zum Erfassen der Temperatur des wiedergewonne nen Sandes im Vakuumknettank vor dem Kneten unter Vakuum, ein Wasser gehalterfassungsmittel zum Erfassen des Wassergehalts des wiedergewonnenen Sandes im Vakuumknettank vor dem Kneten unter Vakuum, und ein Steuer mittel, welches das Wasserzuführsystem steuert, um Wasser in einer Menge zuzuführen, die auf der Grundlage der Temperatur und des Wassergehalts des wiedergewonnenen Sandes vor dem Kneten unter Vakuum bestimmt wird, welche mittels des Temperaturerfassungsmittels und des Wassergehalterfas sungsmittels erfaßt worden sind, und welches das Bindemittelzuführsystem steuert, um das Bindemittel in einer Menge zuzuführen, die auf der Grundlage der Temperatur des wiedergewonnenen Sandes vor dem Kneten unter Vakuum bestimmt wird, welche vom Temperaturerfassungsmittel erfaßt wird.

Ein gewünschter Druckwiderstand der Naßform kann durch einen geringeren Anteil an Bindemittel erhalten werden, da die Temperatur des wiedergewonne nen Sandes, wie oben beschrieben, ansteigt. Somit wird bei den dritten und vierten Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung die Beziehung zwischen der Bindemittelmenge und der Temperatur des wiedergewonnenen Sandes zum Erhalten einer gewünschten Festigkeit der Naßform im voraus erhalten und die hinzuzufügende Bindemittelmenge wird gemäß der Beziehung auf der Grundlage der erfaßten Temperatur des wiedergewonnenen Sandes bestimmt. Wenn die Bindemittelmenge reduziert wird, kann die Naßform zu geringeren Kosten herge stellt werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die eine Formsand-Regeneriervorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,

Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht, die den Vakuummischer und die Wasser zuführung in der Vorrichtung zeigt,

Fig. 3 ist ein Zeitdiagramm zum Darstellen der Arbeitsweise der Vorrichtung,

Fig. 4 ist eine Kurve, die das Verhältnis zwischen der Temperatur des wiederge wonnenen Sandes und der Kühlwassermenge zeigt,

Fig. 5 ist eine Kurve, die das Verhältnis zwischen dem Wassergehalt des wie dergewonnenen Sandes und dem Druckwiderstand der Naßform zeigt, und

Fig. 6 ist eine schematische Ansicht, die eine Formsand-Regenerationsvorrich tung in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

In Fig. 1 umfaßt eine Formsand-Regeneriervorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Vakuummischer 1, wel cher wiedergewonnen Sand unter einem Vakuum eines vorgegebenen Grades kneten kann, ein Dosiertrichter bzw. Dosiergerät 2 zum Einleiten vorgegebener Mengen von wiedergewonnenem Sand und Bindemittel (z. B. Bentonit), (und, falls gewünscht, frischem Sand) in den Vakuummischer 1 und ein Wasserzuführ system 10 zum Zuführen einer vorgegebenen Wassermenge in den Vakuummi scher 1.

Obwohl dies nicht im Detail gezeigt ist, ist das Dosiergerät 2 verbunden mit einer Wiedergewinnungsstation, welche Formsand durch Zerbrechen einer Sandform nach dem Guß in einer Naßform-Abformungslinie wiedergewinnt, mit einem Bentonit-(Bindemittel)-Zuführsystem zum Zuführen von Bentonit und mit einer Frischsand-Zuführstation zum Zuführen von frischem Sand über ein Trans fermittel, wie einer Transporteinrichtung oder einer Zuführeinrichtung.

Das Wasserzuführsystem 10 umfaßt ein Wassermeßgerät 11 zum Messen der in den Vakuummischer 1 zuzuführenden Wassermenge, eine Zuführpumpe 12, welche Wasser unter Druck aus einem Kondensator 13 zum Vakuummischer 1 über eine Zuführleitung Ls schickt, und eine Umwälzpumpe 14, welche Wasser, das durch eine Rückführleitung Lr zum Kondensator 13 zurückgeführt worden ist, durch einen Wärmetauscher 15 leitet, der mit einem Kühlturm 16 verbunden ist, und dasselbe zum Kondensator 13 zurückführt und Wasser, das in einer im wesentlichen konstanten Temperatur gehalten wird, zum Vakuummischer 1 zuführt.

Erste und zweite Wassersteuerventile 18 und 19 sind stromabwärts des Wasser meßgeräts 11 vorgesehen. Das erste Wassersteuerventil 18 dient zum Zuführen von Befeuchtungs- oder Knetwasser in den Vakuummischer 1 als Primärwasser, um den Wassergehalt des Formsandes nach dem Kneten (regenerierter Sand) auf einem vorgegebenen Wert zu halten. Das zweite Wassersteuerventil 19 dient zum Zuführen von Kühlwasser in den Vakuummischer 1 als Sekundärwasser zum Kühlen des wiedergewonnenen Sandes mit einer angehobene Temperatur. Die in den Vakuummischer 1 zuzuführende Wassermenge wird durch sowohl das erste als auch durch das zweite Wassersteuerventil 18 bzw. 19 gesteuert.

Ein Vakuumkanal 21, der mit einem Vakuum-Abschaltventil 22 in einem mitt leren Bereich versehen ist, ist an seinem einen Ende mit dem Vakuummischer 1 und an seinem anderen Ende über den Kondensator 13 mit einer Vakuumpumpe 23 verbunden. Wenn die Vakuumpumpe 23 bei geöffnetem Vakuumabschaltven til 22 in Betrieb ist, wird das Innere des Vakuummischers 1 auf ein Vakuum von einem vorgegebenen Grad evakuiert. Ein Belüftungsventil 26 zum Einleiten von atmosphärischem Druck in den Vakuummischer 1 ist mit dem Vakuummischer 1 verbunden, und wenn das Belüftungsventil 26 geöffnet wird, wird das Vaku um im Inneren das Vakuummischers 1 nahezu augenblicklich abgebaut.

Ein FK-Sensor 5 zum Erfassen der Temperatur und des Wassergehalts des wiedergewonnenen Sandes, welcher in den Vakuummischer 1 eingeleitet wird, ist in den Vakuummischer 1 eingesetzt. Der FK-Sensor 5 ist mit einer Steuer einheit 30 (Fig. 2) zum Steuern der Formsand-Regeneriervorrichtung verbunden und leitet ein Erfassungssignal in die Steuereinheit 30 ein.

Die Steuereinheit 30 kann z. B. einen Mikrocomputer und eine Lastmeßdose bzw. Kraftmeßdose 11a im Wassermeßgerät 11 enthalten, und die Wassersteuerventi le 18 und 19 sind mit der Steuereinheit 30 verbunden, zusätzlich zum FK-Sensor 5. Ein von der Kraftmeßdose 11a erfaßtes Signal wird in die Steuereinheit 30 eingeleitet und Steuersignale werden von der Steuereinheit 30 an die Wasser steuerventile 18 und 19 abgegeben.

Obwohl dies nicht im einzelnen gezeigt ist, werden unterschiedliche Signale wie ein Erfassungssignal von einer Kraftmeßdose im Dosiergerät 2, ein Wasser temperatursignal, welches die Temperatur des Wassers in der Zuführleitung Ls des Wasserzuführsystems 10 wiedergibt, und ähnliches weiterhin in die Steuer einheit 30 eingeleitet, und unterschiedliche Steuersignale werden an die Ventile, wie das Vakuumabschaltventil 22 und das Belüftungsventil 26, und an die Instrumente, wie die Zuführpumpe 12 und die Vakuumpumpe 23, von der Steuereinheit 30 abgegeben.

Der Betrieb der Formsand-Regeneriervorrichtung dieser Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf das in Fig. 3 gezeigte Flußdiagramm nachfolgend be schrieben.

Gemäß dem Steuersignal aus der Steuereinheit 30 wird eine vorgegebene Menge heißen wiedergewonnenen Sandes in das Dosiergerät 2 aus der Formsandwie dergewinnungsstation (nicht gezeigt) zugeführt und frischer Sand wird in das Dosiergerät 2 aus der Frischsand-Versorgungsstation (nicht gezeigt) nach Bedarf zugeführt. Weiterhin wird eine vorgegebene Menge Bentonit in das Dosiergerät 2 aus dem Bentonit-Zuführsystem (nicht gezeigt) zugeführt. Der wiedergewon nene Sand und der Bentonit werden für eine vorgegebene Zeit im Vakuummi scher 1 vorgemischt. Zu dieser Zeit ist das Innere des Vakuummischers 1 nicht evakuiert und wird noch auf einem Atmosphärendruck gehalten.

Nach dem Vormischen mißt der FK-Sensor 5 die Temperatur und den Wasser gehalt des Sandes im Vakuummischer 1 und leitet ein die gemessene Tempera tur und den Wassergehalt wiedergebendes Signal in die Steuereinheit 30.

Wie im Detail später noch beschrieben wird, führt die Steuereinheit 30 eine Berechnung aus, um einen Sollwassergehalt des regenerierten Sandes für eine vorgegebene Sollfestigkeit des regenerierten Sandes auf der Grundlage der gemessenen Temperatur des Sandes vor dem Vakuumkneten festzulegen, wobei die hinzuzufügende Wassermenge auf der Grundlage des Sollwassergehalts und des Wassergehalts im Sand vor dem Vakuumkneten, welcher vom FK-Sensor 5 gemessen worden ist, zu berechnen, und um die Wassermenge zuzuweisen, die als Primärwasser zum Kneten und als Sekundärwasser zum Kühlen hinzuzufügen ist.

Auf der Grundlage der Berechnung wird die Primärwassermenge bestimmt, und die Steuereinheit 30 gibt ein Steuersignal an das Primärwassersteuerventil 18, um es für eine Zeit zu öffnen, die der Primärwassermenge entspricht.

Nach dem Einleiten des Primärwassers werden Ventile wie Absperrschieber, in Durchlässen, die zum Vakuummischer 1 führen, geschlossen, und das Vakuum absperrventil 22 wird geöffnet. Dann wird die Vakuumpumpe 23 betätigt, um das Innere des Vakuummischers 1 auf ein Vakuum eines vorgegebenen Grades (bei dieser bestimmten Ausführungsform 74 hpa) zu evakuieren. Die Siedetem peratur von Wasser bei 74 hpa beträgt 40°C. Dann wird mit dem Vakuum kneten begonnen.

Während des Vakuumknetens (vorzugsweise in der ersten Hälfte des Vakuum knetens) wird das Sekundärwasser zum Kühlen eingeleitet. Das heißt, daß unter der Steuerung eines Steuersignals von der Steuereinheit 30 das Sekundärwas ser-Steuerventil 19 für eine vorgegebene Zeit geöffnet und eine vorgegebene Sekundärwassermenge in den Vakuummischer 1 eingeleitet wird. Wie oben beschrieben worden ist, wird der Sand im Vakuummischer 1 durch Verdampfung des Sekundärwassers schnell auf eine vorgegebene Temperatur (nicht höher als 40°C in dieser besonderen Ausführungsform) abgekühlt.

Nach dem Vakuumkneten wird das Vakuumabsperrventil 22 geschlossen, und das Belüftungsventil 26 wird geöffnet, wodurch das Innere des Vakuummischers 1 wieder auf einen Atmosphärendruck gebracht wird. Dann werden die Schieber ventile geöffnet und das Kneten wird für eine vorgegebene Zeit unter Atmosphä rendruck durchgeführt. Danach wird regenerierter Sand, der in sich die vor gegebene Wassermenge enthält (d. h. von vorgegebener Festigkeit ist) durch einen Abführanschluß des Vakuummischers 1 abgeführt, um zum Formen einer Gießform wiederverwendet zu werden.

Auf diese Weise ist ein Zyklus eines Regenerationsvorgangs durchgeführt worden. In dieser besonderen Ausführungsform beträgt die Zeit für einen Zyklus 180 Sekunden.

In dieser Ausführungsform wird die Menge hinzuzufügenden Wassers gesteuert durch Setzen eines Sollwassergehalts des regenerierten Sands für eine vor gegebene Sollfestigkeit des regenerierten Sands auf der Grundlage der gemesse nen Temperatur des Sands (hauptsächlich von wiedergewonnenem Sand) im Vakuummischer 1 vor dem Vakuumkneten, durch Berechnen der hinzuzufügen den Wassermenge auf der Grundlage des Sollwassergehalts und des Wasser gehalts des Sandes vor dem Vakuumkneten, der vom FK-Sensor 5 gemessen worden ist, und durch Zuweisen der zum Primärwasser zum Kneten und zum Sekundärwasser zum Kühlen hinzuzufügenden Wassermenge, wie oben be schrieben worden ist.

Die Steuerung der hinzuzufügenden Wassermenge wird nachfolgend detaillierter beschrieben. In dieser Ausführungsform wird kein Frischsand beim Vakuum kneten hinzugefügt und nur wiedergewonnener Sand wird dem Dosiergerät 2 zugeführt.

Zunächst wird eine zu erhaltende Sollfestigkeit des regenerierten Sands (das ist ein Soll-Druckwiderstand einer Naßform, die aus dem erhaltenen regenerierten Sand geformt worden ist) festgesetzt. In dieser Ausführungsform wird der Soll- Druckwiderstand auf 2,0 kgf/cm² gesetzt. Eigentlich ist ein Druckwiderstand von ungefähr 1 ,8 kgf/cm² ausreichend.

Für den Soll-Druckwiderstand wird ein Sollwassergehalt des zu erhaltenden regenerierten Sands auf der Grundlage der Temperatur des Formsands im Vaku ummischer 1 vor dem Vakuumkneten festgelegt.

Das heißt, wie vorstehend in Verbindung mit Fig. 5 beschrieben worden ist, daß der Druckwiderstand einer Naßform, die aus unter Vakuum geknetetem Form sand gebildet worden ist, ansteigt, wenn die Temperatur des wiedergewonnenen Sandes für einen vorgegebenen Wassergehalt regenerierten Sand nach dem Kneten ansteigt. Demzufolge kann der Sollwassergehalt des regenerierten Sandes nach dem Vakuumkneten entsprechend der gemessenen Temperatur des wiedergewonnenen Sandes festgesetzt werden, indem Daten, die ähnlich der in Fig. 5 gezeigten Kurve für unterschiedliche Temperaturen des Formsandes im Vakuummischer 1 vor dem Kneten unter Vakuum (wiedergewonnener Sand) als Basisdaten genommen werden und indem die Temperatur des wiedergewonne nen Sandes, die durch den FK-Sensor 5 gemessen wird, auf die Basisdaten bezogen wird, herangezogen werden. Der auf diese Weise gesetzte Sollwasser gehalt wird in die Steuereinheit 30 eingegeben.

Anstatt den Sollwassergehalt einzugeben, ist es möglich, die Basisdaten in einem Speicher in der Steuereinheit 30 zu speichern und nur einen Soll-Druckwi derstand in die Steuereinheit 30 einzugeben, so daß die Steuereinheit 30 den Sollwassergehalt des regenerierten Sandes automatisch setzt, wobei die Tempe ratur des wiedergewonnenen Sandes, die vom FK-Sensor 5 gemessen wird, auf die in dem Speicher gespeicherten Basisdaten bezogen wird.

Die Steuereinheit 30 berechnet die gesamte in den Vakuummischer 1 hinzuzufü gende Wassermenge auf der Grundlage des auf diese Weise gesetzten Soll wassergehalts des regenerierten Sandes und des Wassergehalts des Formsands im Vakuummischer 1 vor dem Kneten unter Vakuum, der vom FK-Sensor 5 gemessen wird.

Wenn die Kühltemperatur im Vakuummischer 1 oder der Grad des Vakuums während des Vakuumknetens festgesetzt wird, besteht eine gewissen Beziehung zwischen der Temperatur des wiedergewonnenen Sandes vor dem Vakuum kneten und der Menge des zur Kühlung hinzuzufügenden Sekundärwassers. Ein Beispiel der Beziehung ist in Fig. 4 gezeigt. Die Linie A in Fig. 4 zeigt die Bezie hung für die Kühltemperatur von 40°C oder den Vakuumgrad von 74 hpa. Indem der gesetzte Wert der Kühltemperatur oder der Vakuumgrad verändert werden, wird eine Reihe von Kurven erhalten, die parallel zur Linie A sind.

Die hinzuzufügende Sekundärwassermenge wird gemäß der folgenden Gleichung berechnet (eine Energiegleichung vor und nach dem Kühlen).

P · t + Ms · Cps · T1 + Mw,X1 · Cw · T1 + Mw,ΔX · Cw · Tw + Mw,k · Cw · Tw = Ms · Cps · T2 + Mw,X2 · Cw · T2 + Mw,ΔX · Cw · T2 + Mw,k · {Cw · Tsa + ΔHv(Tsa)} + Qab

In der Gleichung geben die entsprechenden Buchstaben folgendes wieder:

Kw: Mischerantriebskraft
P: auf den Mischermotor aufgebrachte Energie
t: Knetzeit
M: Gewicht des wiedergewonnenen Sandes
X1: Wassergehalt des wiedergewonnenen Sandes
Ms: Trockengewicht des wiedergewonnenen Sandes [M · (1-X1/100)]
Cps: spezifische Wärme des Sandes
T1: Temperatur des wiedergewonnenen Sandes
Mw,X1: Naßgewicht des wiedergewonnenen Sandes [M · X1/100]
Cw: spezifische Wärme des Wassers
X2: Sollwassergehalt
Mw,ΔX: Gewicht des Knetwassers [X2/100 · M-Mw,X1]
Tw: Temperatur des Knetwassers
Mw,k: Gewicht des Kühlwassers
T2: Solltemperatur des Sandes
Tsa: mittlere Verdampfungstemperatur [(T1 + T2)/2]
ΔHv: Verdampfungs-Latentwärme [Funktion der Verdampfungs temperatur]
Qab: Wärmedissipation aus dem Mischer

Somit kann die Menge an hinzuzufügendem Kühlwasser als Sekundärwasser auf der Grundlage der Temperatur des wiedergewonnenen Sandes, die von FK- Sensor 5 gemessen wird, und den oben beschriebenen Daten berechnet werden. Die Menge an hinzuzufügendem Knetwasser als Primärwasser wird auf der Grundlage der gesamten Menge des hinzuzufügenden Wassers und der Menge des Kühlwassers berechnet. Auf diese Weise kann die Gesamtwassermenge optimal dem Primärwasser und dem Sekundärwasser zugewiesen werden.

Wie aus der obigen Beschreibung zu verstehen ist, kann in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Temperatur des Formsan des (wiedergewonnener Sand) im Mischer vor dem Kneten unter Vakuum als ein Faktor benutzt werden zur Steuerung der Menge des hinzuzufügenden Wassers, wodurch die Qualität des regenerierten Sandes stabilisiert werden kann im Vergleich zum herkömmlichen Verfahren, wo die Menge des hinzuzufügenden Wassers einfach auf der Grundlage der Beziehung zwischen dem Wassergehalt und der Festigkeit des Sandes festgelegt wird. Als ein Ergebnis kann die Festig keit der Gießform (Grünstanz- bzw. Naßform) gleichmäßiger gehalten werden, wodurch Gießfehler reduziert werden und die Maßgenauigkeit der Gußstücke verbessert werden kann.

Eine Formsand-Regeneriervorrichtung in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnah me auf Fig. 6 beschrieben.

Die Formsand-Regeneriervorrichtung dieser Ausführungsform umfaßt einen Sandzuführer mit einem Vakuumknettank 101, einem Dosiergefäß 102 für wiedergewonnenen Sand, einem Vibrationszuführer 103, einem Frischsanddo siergerät 104, einem Schnecken- bzw. Schraubenförderer 105 und einem Sandmeßgerät 106 zum Messen von wiedergewonnenem Sand und Frischsand; einen Bentonitzuführer mit einem Bentonitdosiergerät 107, einem Schneckenför derer 108, einem Bentonitmeßgerät 109 und einem Drucktank 110; ein Wasser meßgerät 111, einen Temperatursensor 112, der im Vakuumknettank 101 vorgesehen ist, einen Wassergehaltsensor 113, der im Dosiergerät 102 für wiedergewonnenen Sand vorgesehen ist, und eine Betriebssteuerung 114, welche die Zuführer auf der Grundlage von Signalen des Temperatursensors 112 und des Wassergehaltssensor 113 steuert. M bezeichnet einen Antriebsmotor für jede Vorrichtung.

Die Kühlwassermenge ist proportional zur spezifischen Wärme des Sandes und wird auf Null gesetzt, wenn die Temperatur des zugeführten Sandes gleich der gesetzten Temperatur des Vakuumknettanks 101 ist (die Temperatur des Sandes nach dem Kneten, z. B. 40°C), und sie wird so festgelegt, daß sie ansteigt, wenn die Temperatur des zugeführten Sandes ansteigt. Die Bentonitmenge wird so festgelegt, daß sie ein Maximum aufweist, wenn die Temperatur des zu geführten Sandes gleich der gesetzten Temperatur des Vakuumknettanks 101 ist, und so, daß sie sich verringert, wenn die Temperatur des zugeführten Sandes ansteigt. Die Mengen an zuzuführendem Kühlwasser und Bentonit werden im voraus in die Betriebssteuerung 114 eingegeben. Wenn die Tempera tur des zugeführten Sandes niedriger ist als die gesetzte Temperatur des Vaku umknettanks 101 wird die Kühlwassermenge auf Null gesetzt und die Bentonit menge auf das Maximum gesetzt.

Der Betrieb der Gießsand-Regeneriervorrichtung dieser Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben. Zunächst wird heißer wiedergewonnener Sand zum Sandmeßgerät 106 aus dem Aufgabetrichter bzw. Dosiergerät 102 für wie dergewonnenen Sand durch den Vibrationsförderer 103 zugeführt, und frischer Sand wird zum Sandmeßgerät 106 vom Frischsanddosiergerät 104 soweit erforderlich durch den Schneckenförderer 105 zugeführt unter der Steuerung eines Signals von der Betriebssteuerung 114. Das Gewicht des Sandes wird von einer Druckmeßdose 115 im Sandmeßgerät 106 gemessen, und das Meßsignal wird in die Betriebssteuerung 114 während der Messung eingegeben. Wenn das Gewicht des Sandes einen vorgegebenen Wert erreicht, hält die Betriebssteue rung 114 den Vibrationszuführer 103 und den Schneckenförderer 105 an. Der Wassergehalt des wiedergewonnenen Sandes wird vom Wassergehaltsensor 113 im Dosiergerät 102 für wiedergewonnenen Sand gemessen, und das Meßsignal wird in die Betriebssteuerung 114 eingegeben.

Danach wird der Sand im Sandmeßgerät 106 zum Vakuumknettank 101 geför dert und im Vakuumknettank unter einem atmosphärischen Druck vorgemischt. Die Temperatur des Sandes zu dieser Zeit wird vom Temperatursensor 112 gemessen und das Meßsignal wird in die Betriebssteuerung 114 eingegeben. Die Betriebssteuerung 114 berechnet die Wassermenge, die erforderlich ist, um den Wassergehalt des regenerierten Sandes nach dem Kneten auf einem vorgegebe nen Wert zu halten, auf der Grundlage des gemessenen Wassergehalts des wiedergewonnenen Sandes und berechnet die Kühlwassermenge und die Bento nitmenge, die hinzuzufügen sind, auf der Grundlage der gemessenen Temperatur des Sandes. Dann werden die Gesamtwassermenge und die Bentonitmenge entsprechend dem Gewicht des Sandes berechnet.

Bentonit wird zum Bentonitmeßgerät 109 aus dem Bentonitdosiergerät 107 über den Schneckenförderer 108 zugeführt, und die Bentonitmenge wird von einer Kraftdose 116 unter der Steuerung eines Signals von der Betriebssteuerung 114 gemessen. Das Meßsignal wird in die Betriebssteuerung 114 während der Messung eingegeben, und wenn die Bentonitmenge den berechneten Wert erreicht, hält die Betriebssteuerung 114 den Schneckenförderer 108 an. Dann wird das Bentonit im Bentonitmeßgerät 109 zum Druckbehälter 110 übertragen und in den Vakuumknettank 101 durch das Sandmeßgerät 106 mittels Druckluft zugeführt.

Gleichzeitig wird Wasser zum Vakuumknettank 101 vom Wassermeßgerät 111 unter der Steuerung eines Signals aus der Betriebssteuerung 114 zugeführt.

Nachdem der Sand, das Bentonit und das Wasser in den Vakuumknettank 101 zugeführt worden sind, wird das Innere des Tanks evakuiert, und der Sand, das Bentonit und das Wasser werden für eine vorgegebene Zeit unter Vakuum geknetet. Danach wird das Innere des Vakuumknettanks 101 wieder auf einen atmosphärischen Druck zurückgeführt, und der regenerierte Sand wird zu einer Formgestaltungsmaschine geschickt.

Obwohl in der oben beschriebenen Ausführungsform eine Beziehung zwischen der Temperatur des Sandes und der Bentonitmenge festgesetzt wird und die Bentonitmenge direkt aus der gemessenen Temperatur des Sandes berechnet wird, da dann, wenn die Temperatur des Sandes ansteigt und der Kühlwasser bedarf ansteigt, der Bentonitbetrag reduziert werden kann, ist es möglich, eine Beziehung der Kühlwassermenge und der Bentonitmenge festzulegen und in die Betriebssteuerung 114 einzugeben, so daß die Kühlwassermenge auf der Grund lage der gemessenen Temperatur des Sandes und die Bentonitmenge auf der Grundlage der Kühlwassermenge berechnet werden.

In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform kann die Bentonitmenge redu ziert werden, während die Festigkeit einer Naßform, die aus dem regenerierten Sand gebildet worden ist, gewährleistet wird, wodurch die Kosten für die Her stellung der Grünstanz- bzw. Naßform reduziert werden.

Claims

1. Verfahren zur Regenerierung von Formsand mit den Schritten:
Einleiten von wiedergewonnenem Sand in einen Vakuumknettank, Hinzu fügen von Wasser und Bindemittel zum wiedergewonnenen Sand und Kneten des wiedergewonnenen Sandes, wobei die Verbesserung die Schritte umfaßt:
Vorgeben eines Soll-Festigkeitswerts des regenerierten Sandes und Steu ern der zum wiedergewonnenen Sand hinzuzufügenden Wassermenge auf der Grundlage der Temperatur des wiedergewonnenen Sandes vor dem Kneten im Vakuumknettank, so daß regenerierter Sand mit dem Soll- Festigkeitswert erhalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die hinzuzufügende Wassermenge auf der Grundlage von Daten über die Beziehung zwischen dem Wassergehalt des wiedergewonnenen Sandes und der Festigkeit des regenerierten Sandes, von Daten über die Beziehung zwischen der Temperatur des wiedergewonnenen Sandes im Vakuumknettank vor dem Vakuumkneten und der zum Kühlen des wiedergewonnenen Sandes auf eine Sollkühltem peratur erforderlichen Kühlwassermenge und dem Wassergehalt des wiedergewonnenen Sandes im Vakuumknettank vor dem Vakuumkneten gesteuert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bindemittel Bentonit ist.

4. Formsand-Regeneriervorrichtung mit einem Vakuumknettank zum Kneten von wiedergewonnenem Sand unter einem Vakuum eines vorgegebenen Grades,
einem Zuführsystem für wiedergewonnenen Sand zum Zuführen einer vor gegebenen Menge von wiedergewonnenem Sand zum Vakuumknettank,
einem Bindemittelzuführsystem zum Zuführen einer vorgegebenen Binde mittelmenge,
einem Wasserzuführsystem (10) zum Zuführen einer vorgegebenen Wasser menge zum Vakuumknettank,
einem Temperaturerfassungsmittel zum Erfassen der Temperatur des wie dergewonnenen Sandes im Vakuumknettank vor dem Kneten unter Vaku um,
einem Wassergehalterfassungsmittel zum Erfassen des Wassergehaltes des wiedergewonnenen Sandes im Vakuumknettank vor dem Kneten unter Vakuum, und
einem Steuermittel, das die Wasserzufuhr zum Vakuumknettank aus dem Wasserzuführsystem steuert auf der Grundlage von Daten über die Bezie hung zwischen dem Wassergehalt des wiedergewonnen Sandes und der Festigkeit des regenerierten Sandes, Daten über die Beziehung zwischen der Temperatur des wiedergewonnenen Sandes im Vakuumknettank vor dem Vakuumkneten und der erforderlichen Kühlwassermenge, um den wiedergewonnen Sand auf eine Soll-Kühltemperatur abzukühlen, und dem Wassergehalt des wiedergewonnenen Sandes im Vakuumknettank vor dem Vakuumkneten.

5. Verfahren zum Regenerieren von Formsand, bei welchem wiedergewonne ner Sand und Bindemittel in einen Vakuumknettank eingeleitet wird, Wasser zum wiedergewonnenen Sand zum Bindemittel hinzugefügt wird und der wiedergewonnene Sand unter Vakuum im Vakuumknettank geknetet wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß die hinzuzufügende Wassermenge auf der Grundlage der Temperatur und des Wassergehaltes des wiedergewonnenen Sandes gesteuert wird und daß die hinzuzufügende Bindemittelmenge auf der Grundlage der Temperatur des wiedergewonnenen Sandes gesteuert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem das hinzuzufügende Wasser Knetwasser zum Aufrechterhalten des Wassergehaltes des Formsandes nach dem Kneten unter Vakuum auf einem vorgegebenen Wert und Kühlwasser zum Kühlen des wiedergewonnenen Sandes aufweist, und wobei die Kühlwassermenge auf der Grundlage der Temperatur des wie dergewonnenen Sandes gesteuert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchen das Bindemittel Bentonit ist.

8. Formsand-Regeneriervorrichtung mit einem Vakuumknettank zum Kneten von wiedergewonnenem Sand unter einem Vakuum eines vorgegebenen Grades,
einem Zuführsystem für wiedergewonnenen Sand zum Zuführen einer vor gegebenen Menge von wiedergewonnenem Sand zum Vakuumknettank,
einem Bindemittelzuführsystem zum Zuführen einer vorgegebenen Binde mittelmenge,
einem Wasserzuführsystem (10) zum Zuführen einer vorgegebenen Wasser menge zum Vakuumknettank,
einem Temperaturerfassungsmittel zum Erfassen der Temperatur des wie dergewonnenen Sandes im Vakuumknettank vor dem Kneten unter Vaku um,
einem Wassergehalterfassungsmittel zum Erfassen des Wassergehaltes des wiedergewonnenen Sandes im Vakuumknettank vor dem Kneten unter Vakuum, und
einem Steuermittel, welches das Wasserzuführsystem steuert, um Wasser in einer Menge zuzuführen, die auf der Grundlage der Temperatur und des Wassergehaltes des wiedergewonnenen Sandes vor dem Kneten unter Vakuum bestimmt worden ist, welche von dem Temperaturerfassungs mittel und dem Wassergehalterfassungsmittel erfaßt worden ist, und das das Bindemittelzuführsystem steuert, um das Bindemittel in einer Menge zuzuführen, die auf der Grundlage der Temperatur des wiedergewonnenen Sandes vor dem Kneten unter Vakuum steuert, welche vom Temperatur erfassungsmittel erfaßt worden ist.

9. Verfahren zur Regenerierung von Formsand mit den Schritten:
Einleiten von wiedergewonnenem Sand in einen Vakuumknettank, Hinzu fügen von Wasser und Bindemittel zum wiedergewonnenen Sand und Kneten des wiedergewonnenen Sandes, wobei die Verbesserung die Schritte aufweist:
Vorgeben eines Soll-Festigkeitswerts des regenerierten Sandes und Steu ern der zum wiedergewonnenen Sand hinzuzufügenden Menge an Wasser und/oder Bindemittel auf der Grundlage der Temperatur des wiedergewon nenen Sandes vor dem Kneten im Vakuumknettank, so daß regenerierter Sand des Soll-Festigkeitswerts erhalten wird.