DE202007010497U1

DE202007010497U1 - Device for drying molds

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Publication number: DE202007010497U1
Application number: DE202007010497U
Authority: DE
Original assignee: AVA - ANHALTINISCHE VERFAHRENS- und ANLAGENTECHNIK GmbH; AVA ANHALTINISCHE VERFAHRENS U
Current assignee: AVA - ANHALTINISCHE VERFAHRENS- und ANLAGENTECHNIK GmbH; AVA ANHALTINISCHE VERFAHRENS U
Priority date: 2007-07-26
Filing date: 2007-07-26
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2017-07-27
Also published as: EP2170541A1; ES2354790B2; ES2354790A1; WO2009012764A1; DE112008001813A5

Abstract

Einrichtung zur Trocknung von Gussformen durch erwärmte Gasströmung,
1.1. einen Prozessraum zur Aufstellung der zu trocknenden Gussformen aufweisend,
1.2. in welchem Düsen so angeordnet sind,
1.3. dass die Gasströmung des Trocknungsgases als Prallströmung auf die zu trocknenden Gussformen auftrifft.Device for drying molds by heated gas flow,
1.1. a process space for setting up the molds to be dried,
1.2. in which nozzles are arranged so
1.3. that the gas flow of the drying gas impinges as impact flow on the molds to be dried.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Trocknung von Gussformen zur Anwendung beim Metallguss.The The invention relates to a device for drying molds for use in metal casting.

Zur Herstellung von Metallgussformteilen für verschiedene Anwendungen werden Formen aus speziellem Formsand verwendet. Um die Oberflächenqualität für die Gussformteile zu verbessern und die Nacharbeitungsschritte für das Putzen und Glätten der Gussteile zu vereinfachen, wird oftmals ein spezielles flüssiges Trennmittel auf die Formen aufgebracht. Dieses Trennmittel besteht aus einem Feststoff, der in einem Lösemittel enthalten ist. Das Lösemittel selbst kann auf Wasserbasis oder auf Basis von Alkoholen und/oder anderen flüchtigen Substanzen bestehen, die brennbar und gesundheitlich bedenklich sind.to Production of metal moldings for various applications molds made of special molding sand are used. To the surface quality for the moldings to improve and the reworking steps for cleaning and smoothing the To simplify castings often becomes a special liquid release agent applied to the molds. This release agent consists of a solid, in a solvent is included. The solvent itself can be water-based or based on alcohols and / or other volatile Substances exist that are flammable and hazardous to health are.

Nach Auftragen des Trennmittels und einer definierten Verweilzeit ist es gewünscht, dass das Lösemittel nicht mehr an der Form vorhanden und diese zum Guss ausreichend trocken ist.To Application of the release agent and a defined residence time is it wanted that the solvent no longer present on the mold and this sufficient for casting is dry.

Ohne dass zum Stand der Technik derzeit Veröffentlichungen zu dieser Problematik gefunden wurden, sind die folgenden praktisch angewendeten Verfahrensweisen der Fachwelt allgemein bekannt:
Bei der Verwendung von lösemittelhaltigen Trennmitteln kann nach Auftragen des Trennmittels und der genannten definierten Verweilzeit das Lösemittel durch eine offene Verbrennung entfernt werden. An der Gussformoberfläche verbleibt danach ein gewünschter Feststofffilm, der zu einer höheren Oberflächengüte der Gussteile im nachfolgenden Gießschritt führt.While no prior art has been found to address this issue, the following commonly practiced techniques are well known to those skilled in the art:
When using solvent-based release agents, the solvent can be removed by an open combustion after application of the release agent and said defined residence time. Thereafter, a desired solid film remains on the casting surface, which leads to a higher surface quality of the castings in the subsequent casting step.

Die Verwendung von lösemittelhaltigen Trennmitteln birgt jedoch Risiken bei der Lagerung und Verarbeitung, zum einen auf Grund der Brennbarkeit, zum anderen reizen die flüchtigen organischen Verbindungen die Atemwege des Personals bei der Verarbeitung. Der Vorteil der lösemittelhaltigen Trennmittel liegt in der einfachen, wenn auch nicht gänzlich ungefährlichen Entfernung des Lösemittels durch die Verbrennung. Durch die Verbrennung wird vorteilhafterweise Wärme in die Form eingebracht, die den Aushärteprozess von Harzbestandteilen in der Form unterstützt.The Use of solvent-based release agents However, there are risks in storage and processing, on the one hand because of the flammability, on the other irritate the volatile organic compounds the respiratory tract of the personnel during processing. The advantage of the solvent-containing Release agent is in the simple, although not completely harmless Removal of the solvent through the combustion. By the combustion is advantageously Heat in introduced the mold that the curing process of resin components supported in the form.

Wegen der beschriebenen Nachteile der lösemittelhaltigen Trennmittel werden in jüngerer Zeit vermehrt Trennmittel auf Wasserbasis verwendet. Die Verarbeitung dieser Trennmittel ist einfach und erfordert hinsichtlich des Arbeits- und Brandschutzes keine zusätzlichen Maßnahmen. Als Nachteil erweist sich jedoch der anschließende Trocknungsprozess, durch den die Wasserbestandteile des Trennmittels entfernt werden sollen. Im Vergleich zu den lösemittelhaltigen Trennmitteln muss nun entweder zusätzliche Energie aufgewendet werden oder aber die Formen sind längere Zeit an der Umgebungsluft zu lagen, um eine definierte Endfeuchte zu gewährleisten. Hierfür sind Lagerflächen vorzuhalten und Vorlaufzeiten in der Fertigungslogistik vorzusehen.Because of the described disadvantages of solvent-based release agent become younger Increased use of water-based release agents. The processing this release agent is simple and requires in terms of working and fire safety no extra Activities. However, the disadvantage is the subsequent drying process, by the water components of the release agent to be removed. Compared to the solvent-containing Release agents must now either extra energy expended or the forms are for a long time in the ambient air to lay to ensure a defined final moisture. For this purpose storage areas are to be provided and to provide lead times in production logistics.

Je nach Anforderungen an den gesamten Fertigungs- und Produktionsprozess sind somit Trocknungszeiten und vorhandene Energiereserven zu berücksichtigen. In der Praxis werden häufig Umluftöfen für diese Trocknungsaufgabe verwendet.ever according to requirements of the entire production and production process Drying times and existing energy reserves must therefore be taken into account. In practice, they become common convection ovens for this Drying task used.

Die wesentlichen Nachteile bei der Trocknungsmethode mit Umluftöfen sind folgende: Die aufgewendete Wärmeenergie dient nur zu einem kleinen Teil der Wasserverdampfung. Ein Großteil wird für die Aufheizung des Ofens, der Gestelle für die Formen und der Formen selbst verwendet, obwohl meist nur ein Teil der Oberfläche der Form mit dem Trennmittel behandelt ist.The Significant disadvantages of the drying method with convection ovens are following: The spent heat energy only serves for a small part of the water evaporation. Much will be used for heating of the oven, the racks for the forms and shapes themselves are used, though usually only one Part of the surface the mold is treated with the release agent.

Die Wärme- und Stoffübergänge für diese Trocknung im Umluftofen können durch das Modell „Überströmte Platte" beschrieben werden. Vertiefungen wie Spalte, Einkerbungen, Ausnehmungen usw. in den Formen werden durch die Luftströmung im Umluftofen mangelhaft bis gar nicht erfasst, so dass lange Trocknungszeiten notwendig sind und die zugeführte Wärmeenergie nur unzureichend genutzt wird. Das Trocknungsergebnis ist darüber hinaus in vielen Fällen unzureichend, da stellenweise die zulässigen Feuchtigkeitsgrenzen überschritten werden.The Warmth- and mass transfers for this drying in a convection oven be described by the model "overflowed plate". Wells such as gaps, notches, recesses, etc. in the Shapes are created by the flow of air In the convection oven deficient to not detected, so that long drying times necessary and the supplied Thermal energy only insufficiently used. The drying result is beyond in many cases insufficient, since in places the permissible moisture limits exceeded become.

Es besteht daher die Aufgabe, eine Einrichtung zur Trocknung von Gussformen zu entwickeln, mit der sowohl kurze Trocknungszeiten als auch ein verringerter Energiebedarf bei der Trocknung von Gussformen erreichbar sind. Außerdem soll eine gleichmäßige und den Anforderungen entsprechende Qualität der Trocknung erreicht werden.It There is therefore the object of a device for drying molds to develop, with both short drying times and a reduced Energy requirements in the drying of molds are achievable. Furthermore should be a uniform and the quality of the drying required to meet the requirements.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Einrichtung zur Trocknung von Gussformen gemäß den Merkmalen des Hauptanspruches. Weitere Unteransprüche zielen auf besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Trocknung von Gussformen.Is solved this object by a device for drying molds according to the characteristics of the main claim. Further subclaims are aimed at particularly advantageous Embodiments of the device according to the invention for drying of molds.

Das Wesen der Erfindung besteht dabei darin, mit einer gerichteten Strömungsführung der Trocknungsluft durch definierte Düsenfelder nur in die Bereiche der Gussformen Wärmeenergie einzutragen, die mit dem wasserbasierten Trennmittel versehen sind. Dabei werden durch die gerichtete Strömungsführung auch problematische Geometrien der Formen wie Spalte, Einkerbungen, Ausnehmungen usw. ausreichend getrocknet.The Essence of the invention consists therein, with a directed flow guidance of the drying air through defined nozzle fields to enter only in the areas of the molds thermal energy, the are provided with the water-based release agent. It will be by the directed flow guidance as well problematic geometries of shapes such as gaps, indentations, recesses, etc. sufficiently dried.

Die Einrichtung zur Trocknung von Gussformen besitzt vorteilhaft eine Kammer als Prozessraum, die in ihrer Größe an die Abmessungen der zu trocknenden Formen angepasst ist. Der Trocknungsluftstrom wird über ein an die Formengeometrie angepasstes Düsenfeld mit einer hohen Strömungsgeschwindigkeit in den Prozessraum direkt auf die zu trocknende Formenfläche geführt. Das Strömungsverhalten der Trocknungsluft kann mit dem Modell der so genannten „Prallströmung" beschrieben werden. Bei der Prallströmung werden infolge der hohen Luftgeschwindigkeiten und des damit guten Wärmeeintrags bzw. der daraus folgenden guten Abführung der Wasseranteile des Trennmittels hohe Trocknungsraten erreicht. Durch die Wahl und Positionierung der Düsen in Abhängigkeit von der Geometrie der Gussform kann jede Stelle der zu trocknenden Form erreicht werden. Dies gilt auch für Spalte, Hinterschneidungen oder andere Sondergeometrien. Auf diese Weise wird durch die erfindungsgemäße Einrichtung zur Trocknung von Gussformen das Trocknungspotenzial der eingedüsten Trocknungsluft optimal ausgenutzt. Dies schlägt sich in geringeren notwendigen Zulufttemperaturen der Trocknungsluft und wesentlich kürzeren Trocknungszeiten nieder.The device for drying Gussfor men advantageously has a chamber as a process chamber, which is adapted in size to the dimensions of the molds to be dried. The drying air flow is fed via a nozzle geometry adapted to the nozzle geometry with a high flow rate into the process space directly on the mold surface to be dried. The flow behavior of the drying air can be described with the model of the so-called "impingement flow." In the impingement flow, high drying rates are achieved due to the high air velocities and the resulting good heat input or the resulting good removal of the water content of the release agent Depending on the geometry of the casting mold, any location of the mold to be dried can be achieved, including gaps, undercuts or other special geometries. This is reflected in lower necessary supply air temperatures of the drying air and significantly shorter drying times.

Die Trocknungsluft wird über Abluftsysteme dem Prozessraum entnommen und kann über Wärmeübertrager an die Umgebung abgeleitet werden. Die Wärmeübertrager dienen in diesem Fall der Vorwärmung der Prozessluft und tragen damit zur Wärmerückgewinnung in einem energetisch vorteilhaften Prozess bei.The Drying air is over Air extraction systems taken from the process room and can heat exchangers be derived to the environment. The heat exchangers are used in this Case of preheating the process air and thus contribute to the heat recovery in an energetic advantageous process.

Die Auslegung und Positionierung des Düsenfeldes erfolgt derart, dass verschiedene Gussformen getrocknet werden können, wobei jeweils die gesamte zu trocknende Geometrie erreicht wird, ohne dass bauliche Änderungen vorgenommen werden müssen oder bewegliche Düse manuell oder automatisch geführt werden müssen. Je nach Geometrie der Gussform kann die Zahl der Düsen bezogen auf die Trocknungsfläche variieren. Dabei spielen der Abstand der Trocknungsebene zur Düse wie auch die spezielle Form des Trocknungssegmentes eine wesentliche Rolle bei der Auslegung und Positionierung der Düsen.The Design and positioning of the nozzle array is such that various molds can be dried, each containing the entire to be dried geometry is achieved without any structural changes must be made or movable nozzle manually or automatically guided Need to become. Depending on the geometry of the mold, the number of nozzles can be related to the drying area vary. The distance of the drying level to the nozzle as well as the play special form of the drying segment plays an essential role the design and positioning of the nozzles.

Um nicht jede Düse aufwendig gesondert anströmen zu müssen, werden jeweils eine Vielzahl von Düsen zu einem Düsenfeld zusammengefasst, das über einen Nebenluftkanal mit der Trocknungsluft beaufschlagt wird. In einer Trocknungskabine können eine oder mehrere dieser Düsenfelder montiert sein. Die Beaufschlagung der jeweiligen Düsenfelder lässt sich mittels Klappen regulieren, so dass unterschiedliche Gussformen mit variablen Luftströmen getrocknet werden können.Around not every nozzle consuming flow separately to have to, In each case, a plurality of nozzles to a nozzle array summarized that about a secondary air duct is supplied with the drying air. In a drying booth can a or more of these nozzle fields be mounted. The admission of the respective nozzle fields let yourself regulate by means of flaps, allowing different molds with variable airflows can be dried.

Durch die Prallströmung für die Trocknung komplexer Geometrien und die Verwendung eines Düsensystems wird ein sicheres Trocknungsergebnis von Bereichen der Gießformen erreicht, die bei einfacher Überströmung lange Trocknungszeiten bei uneffektiver Energieausnutzung zur Folge haben.By the impact flow for the Drying of complex geometries and the use of a nozzle system will be a safe drying result of areas of the molds achieved, with a simple overflow long Drying times result in inefficient energy utilization.

Claims

Device for drying molds by heated Gas flow, 1.1. a process room for setting up the molds to be dried comprising, 1.2. in which nozzles are arranged so 1.3. that the gas flow of the drying gas as an impact flow impinges on the molds to be dried.

Device according to claim 1, 2.1. at the Process space is designed as a chamber, 2.2. the in shape and Volume of the contours and dimensions of the molds to be dried approximated is.

Device according to claim 1, 3.1. at the Nozzles as a nozzle field are arranged 3.2. that reproduced the contour of the molds to be dried is.

Device according to claim 1, 4.1. at the several nozzle arrays available.

Device according to claim 1, 5.1. at the admission the nozzle fields is adjustable with the drying gas.

Device according to claim 1, 6.1. in which the drying gas consists of air.

Device according to claims 1 and 6, 7.1. at the drying air over Air extraction systems taken from the process room and discharged via heat exchangers to the environment becomes.