DE2617472A1 - Vorrichtung zur herstellung von kernen und formen - Google Patents

Description

1 BERLIN 33 8MÜNCHEN80

Auguste-Viktoria-Straße 65 p. DiIOOLJl^C S DADTMCD PienzenausrstraBe 2

Pat.-Anw. Dr Ing. Ruschke ϋΓ. KUÖUHNt Ä ^AKI INtK Pat.-Anw. Dipl.-Ing.

oiaf Αΐβ^ρΙ-^ΙΠ9· PATENTANWÄLTE ^{Hans ε}· ^Ruschke _{98 03}

Telefon:030/ J}g»»f BERLIN - MÖNCHEN ^ΤβΙβ{°"^: °^ ' „ ?8 72

089 / θ 49 28 Telegramm-Adresse:

Quadratur Berlin Telegramm-Adresse:

T E L E X - 1 83 786 Quadratur München

TELEX: 522767

The ^uaker Cats Company, Barrington, Illinois, V.ot.Ä.

Vorrichtung zur Herstellung von Kernen und formen

iiie vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Gießkernen und -formen und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Gießkernen oder -formen durch Vereinheitlichung einer Masse von Teilchen aus bspw. üand zu geharteten und genau bemessenen formen mittels eines Katalysator-Harz-üystems, das auf den Teilchen der Masse verteilt ist„

In den letzten Jahren hat man in Gießereien das Kalthärteverfahren zur Herstellung von Formkernen verbreitet eingesetzt. Zunächst verlangt dieses Verfahren zwei Volumina von Sand oder

6098/,7/029B ORiG₁NALlNSPECrED

einem änderen teilchenförmigen material - getrennt einerseits mit einem durch einen flüssigen Katalysator polymerisierbaren Harz oder Binder - wie einem von iPurfurylalkohol abgeleiteten Binder - und andererseits mit einem flüssigen Katalysator wie einer kischung von Phosphor- und Schwefelsäure zu mischen, Dis jedes teilchen mit einer Schicht des Harzes oder des Katalysators bedeckt ist» Diese zwei getrennten üandmischungen werden dann gründlich vermischt b^w. vereinheitlicht und in einen Kernkasten bzw. eine J?orm eingebracht, in der die katalysierte Härtereaktion, die durch das Zusammenbringen des Harzes n*it dem Katalysator ihren Anfang genommen hat, sich fortsetzt, bis die Sandmischung zu einer geformten, im wesentlichen einheitlichen iviasse gehärtet ist, die sich als Kern bzw. Form in einem nachfolgenden G-ießvorgang einsetzen läßt.

Leider hat dieses ansonsten sehr brauchbare Verfahren zur Herstellung von G-ießereikernen und -formen mehrere Nachteile» Da das Härten der Katalysator-Bindemittel-Schicht unmittelbar beim Zusammenführen der zunächst getrennten Sand-Binder- und Sand-Katalysator-Liischungen beginnt, findet mindestens eine gewisse Härtung schon statt, bevor die beiden Sandmischungen vollständig miteinander vereint und die vereinte Sandnischung in die Kernform eingebracht worden ist» Je weiter fortgeschritten die Härtung der Katalysator-Harz-Sandniisciiung ist, bevor sie im Kernkasten zur liuhe kommt, aesto schwächer wird der erzeugte Kern bzw. die erzeugte Form. Weiterhin kann diese fortgeschrittene Härtung die Punktion der mischvorrichtung

609847/029S

2 b 1 "ι kl 2

sturen,' die ^uiii "Vereinen der beiden aandräisciiun^en eingesetzt vvdrd, was ein nicht ausreichend starkes i>ureiimlschen und folglich weiche otellen oder hohlräume in de.r ii'orm ergibt, .bbenso ist möglich, daß die luisciivorriehtung blockiert,.

Uie Verwendung weniger reaktionsfähiger kischungen ist nicht vollständig zufriedenstellend, da solche Xuischungen langer ausnärten, dadurch eine größere Verweilzeit im Kernkasten und eine größere -anzahl von Kernkasten und umfangreichere .Lagerflkehen eriordem. Bei einer Herstellung von G-ußteilen im industriellen Maßstab - insbesondere von großen oder komplexen Kernen oäer formen - lassen sich diese Anforderungen oft nicht erfüllen, ..ohne die Wirtschaftlichkeit der Kern- bzw. Eormhersteilung zu gefährden_o Eine bessere Lösung ist, die lauf zeit in der Mischvorrichtung so zu verkürzen, daß die vereinten Sandmischungen so wenig wie möglich härten können, bevor sie in den -Kernkasten eingedrückt werden. Leider sind unternommene Versuche, die Laufzeit zu verkürzen, nicht zufriedenstellend verlaufen, da sie insbesondere bei größeren Kernen bspwo mehr als 54 kg (100 lbs.) Gewicht- nicht die gründliche .Durchmischung der Harz- mit der Katalysator-Sandmischung erbrachten, die erforderlich ware, regelmäßig Kerne oder formen gleichmäßiger Härte und Abmessungsgenauigkeit zu erreichen. Weiterhin haben die Vorrichtungen, die für diese Versuche eingesetzt worden sind, sich nur schwer auf die Herstellung von Kernen eines breiten Größenbereichs einrichten lassen und damit die Verwendung nur einer Maschine für die Herstellung sowohl

6098*7/0295 original inspected

kleiner als auch großer Kerne - bspw. im Gewichtsbereich von 2,3 «o. 230 kg (5 ... 500 lbs.) - verhindert» Die vorliegende Erfindung ist gerichtet auf eine Vorrichtung zur Ausbildung von Gießkernen oder -formen, bei der die Harz- und die Katalysator-3andmischungen bei nur geringer Laufzeit kontinuierlich und gründlich zusammengeführt werden, um Kerne oder .Formen innerhalb eines breiten Großenbereichs wirtschaftlich herstellen zu können.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine neuartige und verbesserte Vorrichtung zur Ausbildung von Gießkernen mit hoher Produktionsgeschwindigkeit anzugeben, die Kerne gleichmäßiger und untereinander gleicher Härte und Abmessungsgenauigkeit liefert«

Die vorliegende Erfindung lehrt eine Vorrichtung zur Ausbildung eines gehärteten Kerns oder einer solchen Form aus einer ersten Masse aus teilchenförmigen! Material, die mit einem Film aus einem durch Katalysator polymerisierbaren Harz beschichtet ist, sowie einer zweiten Masse aus teilchenförmigen! Material, die mit einer Schicht eines Katalysators zum Polymerisieren des Harzes bedeckt ist. Diese Vorrichtung weist einen ersten Trichter ("staging hopper") zur Vorhaltung einer Menge der ersten Masse teilchenförmigen Materials, eine einen zweiten Trichter enthaltende Einrichtung zur Vorhaltung einer Menge einer zweiten Masse teilchenförmigen Materials, einen Kernkasten mit eine den gewünschten Kern bzw. die gewünschte Form definierenden

609847/0295

26 1 7 A 7 2

inneren Hohlraum, einen Kanal, der einen Strömungsweg für die teilchenförmigen Massen von dem ersten und dem zweiten Trichter in den kernkasten "bildet und einen Mi schab schnitt zum Mischen der Massen "beim Durchlaufen des Kanals hat, sowie eine Lufteinblaseinrichtung aufweist, die eine kontinuierliche Strömung der Teilchen entlang des Strömungsweges erzeugt, wodurch die erste und die zweite Masse schnell und gründlich miteinander vermischt werden und die Schichten sich wenigstens teilweise zur Bildung einer katalysierten polymerisierbaren harzbeschichteten Teilchenmischung zur Ablagerung in den Kernkasten vereinen.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung werden die jeweiligen Teilchen der reaktionsfähigen katalysierten Sand-Bindermiischung in einem stark dispergierten, aber gründlich- durchmischten Zustand gehalten, bis die 'Teilchen an ihrem Bestimmungsort in einem formenden .Element angekommen und abgelegt sind ο Dort werden die Teilchen in dem durchmischten Zustand in unmittelbarer Berührung miteinander dicht gepackt, um eine geformte kasse zu bilden, die in sehr kurzer Zeit härten kann und selbsttragend wird.

bevorzugte Äusführungsform der Erfindung soll nun anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben werden_o

fig. 1 ist eine Vorderansicht einer Kern- bzw. .Formherstellung einrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindungj

609fU7/029&

Ji¹I₀-. 2 ist eine ochnittansicht der Trichter auf der Linie 2-2 der Jj¹Xg. 1;

j?xg. 3 ist eine teilweise geschnittene Draufsicht der ochieberventile in der Trichterspeiseleitung, die eingesetzt werden, um die Trichter und die Kernherstellungsvorrichtung der Jj¹Ig, zu füllen;

JJ¹XgO 4 ist eine ochnittansicht der Trichterspeiseveiitile auf der Linie 4-4 der Fig. 5>

ü'igo 5 ist eine teilgeschnittene Seitenansicht der Auslaßkembranventile, die in der Kernherstellungseinrichtung nach Jj¹Xg₀ 1 eingesetzt sindj

JJ¹Xg. 6 ist ein teilgeschnittener teilweise aufgebrochener 3eiteririß, der die primäre Lufteinblasstufe der Kernherstellungsvorrichtung nach JJ¹XgO 1 zeigt;

J?igο 7 ist eine Perspektivansicht eines Teils der statischen iviischstufe der Kernherstellungsvorrichtung und teilweise weggekrochen, um die Atilenkflügel des Puffer- und kischteiles der Stufe sowie den Effekt dieser Flügel auf die Luft-3and-3trömung zu zeigenf

Ij¹Xg₀ 8 ist eine Schnitt ansicht des Liischabscimitts der l^?ig. 7 und zeigt die Luft-Sand-Strcmung in diesem;

i?igo 9 ist eine Perspektivansicht eines Teils des Mischatsehiiitts und aufgebrochen, um die StrcmuEU der öaadteilchen

60B847/029B

üloer die inneren Flügel mit kleinerem als dem wesentlichen Durchsatz au zeigen;

10 ist eine Schnittansicht des Mis chat) Schnitts der Fig. 9 und zeigt die Luft-3and-Strömung in diesemj

I¹Ig₀ 11 ist eine Perspektivansicht eines Teiles des Mischabschnitts und weggebrochen, um die strömung der Bandteilchen über die Innenflügel bei größerem als dem wesentlichen Durchsatz zu zeigen;

Figo 12 ist eine Schnittansicht des Mischabschnitts der Fig, 11 und zeigt die Luft-Sand-Strömung in diesem;

Fig. 13 ist eine teilweise aufgebrochene Perspektivansicht eines Teils des Mischabschnitts und zeigt die Strömung der Sandteilchen über die Innenflügel, wenn die Flügel einen geringeren als den Optimalwinkel einnehmen;

Fig, 14 ist eine Schnittansicht des Mischabschnitts der Fig_e 13 und zeigt die Luft-Sand-Strömung in diesem;

Figo 15 ist ein teilgeschnittener Seitenriß der sekundären Lufteinblasstufe der Kernherstellungseinrichtung und zeigt einen zur Aufnahme der katalysator- bzw, harzbeschichteten Sandmischung bereiten Kernkasten^

Fig. 16 ist ein vereinfachtes Schaltbild der mit der Kernherstellungseinrichtung nach Fig„ 1 eingesetzten Pneumatik;

609847/0295

iPigo 17 ist ein vereinfachtes Schaltbild der zur Betätigung und steuerung des Arbeitens der Kernherstellungseinrichtung eingesetzten elektrischen Schaltungsanordnung;

Fig, 18 ist ein Zeitdiagramm, das ein Verständnis des Arbeitens des pneumatischen und des elektrischen Systems der Fig. 16 bzw. 17 erleichtern soll.

ϊ/ie nun in den Figuren und insbesondere in den Figo 1 und 2 dargestellt, weist eine Kernherstellungsvorrichtung 20 einen aufrechten Rahmen 21 auf, auf dem ein erster Trichter 22, der eine Menge eines teilchenförmigen, mit Harz beschichteten Materials wie bspw« Sand, sowie ein zweiter Trichter 23 angeordnet sind, der eine Menge eines teilchenförmigen, mit dem Katalysator beschichteten Materials aufnimmt, bei dem es sich ebenfalls um Sand handeln kann. Während diese Trichter jede geeignete Größe und Gestalt haben können, sind sie vorzugsweise so konfiguriert, daß sie ihre Inhalte in geringen Abstand zueinander parallel abgeben. Zu diesem Zweck sind die Trichter mit einer Außenwandung 24 mit allgemein rechteckigem querschnitt sowie einer gemeinsamen Innenwand 25 ausgestaltet, welche beiden Wände zwei Innenvolumina allgemein quadratischen Querschnitts bilden, wie in Fig. 2 gezeigt» Am oberen Rand der Trichter sind die Seitenflächen der Wand 24 allgemein senkrecht gerichtet, um in den Trichtern Einspeiseabschnitte allgemein konstanten Querschnitts auszubilden. Unter diesen Teilen krümmen die Seiten der Wandung 24 sich allgemein parabolisch

603847/029S

einwärts und gehen in dicht nebeneinanderliegende Abgabeöffnungen 26, 27 über, aus denen die Trichterinhalte abgehen.

Das füllen der Trichter 22, 23 erfolgt mittels einer zugehörigen opeiseleitung 30 oder 31 durch Schwerkraft oder mit einer angetriebenen Einrichtung wie einem Vorderer oder einer üchnekke (nicht gezeigt), um eine teilchenförmige Masse in aie trichter einzubringen» Die opeisetrichter 30, 31 stehen jeweils in ο tr öiüungs verbindung mit einem von zwei zylindrischen Umlenkringen 19, die sich in die üpeiseabschnitte der Trichter hineinerstrecken» Wie zu erläutern sein wird, ist es der Zweck dieser Uiulenkringe, eine ringförmige Luftkammer in den Trichtern auszubilden, die erlaubt, unter Druck zu setzen, um eine ungleichmäßige oder regellose Abgabe des Trichterinhalts zu verhindern.

ie bereits erwähnt, ist es zur Durchführung des Kalthärteverfahrens der Kern- bzw. formhersteilung erforderlich, eine iaenge von öand (oder anderen teilchenförmigen Materials), die gründlich mit einem Film aus Harzmaterial, sowie eine weitere Menge 3and vorzusehen, die gründlich mit einem Film eines geeigneten Katalysators beschichtet ist₀ Zu diesem Zweck werden die jeweiligen dandmis drangen vor der Eingabe in die Trichter 22, 23 durch geei^ne'ja iiinrielitungen - bspw_o herkömmliche Eo 11 ermt:schinen - gründlich vermischt _? damit j säet; oandteilchen. eine gleichmäßige Schicht des Harses "bsuvo Katalysators trägt₀ Grewöhnllegist die auf diese Weise aufgebrachte Harz» und Ee.talysatormsnge

das doppelte derjenigen, die für ein optimales katalysiertes Abbinden erforderlich ist, da die wirksame Konzentration des Harzes und des Katalysators sich halbiert, wenn die beiden Hassen nachfolgend vereint werden, um die Härtereaktion einzuleiten

Die Trichter 22, 25 werden normalerweise automatisch mit den Harz- bzw. Katalysator-Sandmischungen gefüllt gehalten, so daß jederzeit in den Trichtern genug Sandmischung vorliegt, um mindestens den Bedarf des nächstfolgenden Form- bzw» Kernausbildungsvorgangs zu erfüllen,, Die Einspeisung der Sandmischungen in die !Trichter wird gesteuert mittels pneumatisch betätigter Schieberventile 32, 33, die sich schließen, um die Trichter am Anfang jedes Arbeitszyklus von den Leitungen 30, 31 abzusperren »Vie in Figo 3 und 4 gezeigt, weist das Schieberventil 33, das herkömmlich konstruiert und aufgebaut sein kann, einen Schieber 34- auf, der in einem G-ehäuse 35 zwischen einer Schließstellung, in der er die Leitungen absperrt, und einer Offenstellung gleitend hin und herverschiebbar gelagert ist, in der die Sandmischung die Leitungen frei durchlaufen kann_o In der Schließstellung erstreckt der Schieber 34 sich über den gesamten yuerschr-itt der leitung 31 und liegt auf einer Dichtung 36 auf, die dasu. beiträgt_r den erwünschten pneumatisch dichten iVbeoiiluS nsrs-jL£teilen? liins Betktiguagevorrichtung in Joris eines pneumatischen. Zyliiaasrs 37b client äaau_; äen am Schieber 34 angebrachten Stößel 38 su "beivegeiij uzn iiiaei/hals des Arbeits— syklus äsii io-iisber die ^ecsils erfcrds^Iieli-3 Stellung zu er-

teilen,, Das Schieberventil 32 kann mit dem Schiebeventil 33 in Konstruktion und Aufbau identisch sein; es weist jedoch einen pneumatischen Zylinder 37a auf, der seinen Schieber hinsichtlich der Leitung positioniert. Obgleich Schieberventile wegen ihrer großen Durchtrittsöffnung und Fähigkeit, eine dicht gepackte und stehende Sandsäule schnell abzusperren für die -tiinspeisesteuerung bevorzugt eingesetzt werden, lassen sich auch andere Ventilarten benutzen.

Damit die Sandmischungen sich nicht in die Trichter rückstauen können und um die Antriebskraft zu erzeugen, die erforderlich ist_y um die Sandmischungen auszugeben, werden die Trichter 22, 23 während eines Teils des Kernherstellungszyklus mit Druck beaufschlagte Dies geschieht mittels der Einlasse 40, 41 (Pige 1, 2) in der Außenwandung 24 der Trichter, um eine Strömungsverbindung zum Einspeiseabschnitt des jeweiligen Trichters herzustellen· Druckluft mit typischerweise 0,5 ··<> 0,914 kg/cm (8 »ο ο 13 p»s»ie) wird auf diese Leitungen gelegt, um den entsprechenden Druck in den Trichtern zu erzeugen«

Die beiden zylindrischen ümlenkringe 19 bewirken, daß sich ringförmige Hohlräume in ihre Mantel herum bilden, wo die Leitungen 30, 31 keine Sandmischung zuführen. Indem man Druckluft in diese Hohlräume anstelle der mittig gelegenen, mit der Sandmischung gefüllten Teile der Trichter einführt, läßt sich eine ungleichmäßige Einspeisung der Sandmischung entlang des Kerns - die auch als "Rattenlochbildung¹¹ bezeichnet wird, - vermeiden.

-609847/0295

Um. die Ausgabe der Harz- und Ketalysator-Sandmischungen aus
den I'ricJatern zu steuern, sind die Ausgabeöffnungen 26 und 27
der [Trichter mit jeweils einem von zwei pneumatisch betätigten Ausgäbesteuer-Membranventilen 42 und 43 verbunden, die in Konstruktion und Aufbau herkömmlich ausgeführt sein können. Wie in Fi^. 5 ersichtlich, weist jedes dieser Ventile ein langgestrecktes Gehäuse 44 mit einem Einlaß 45 an einem und einen
Auslaß 46 am anderen iinde auf» Die Innenfläche des Gehäuses 44 ist mit einer ilinghülse 47 aus flexiblem Material wie bspw.
Gummi ausgekleidet_β Die ßänder der beiden ^nden der Hülse 47
liegen dicht an der Innenfläche des Gehäuses 44 an dessen Hin- und Auslaßende an, so daß die Hülse normalerweise flach auf der Innenfläche des zylindrischen Ventilgehäuses aufliegt und Luft sowie teilchenförmige Substanz wie bspw. Sand frei durchtreten läßt, um die Strömung im Ventil abzusperren, wird die Hülse 47 einwärts von der Innenfläche des Gehäuses 44 zum Mittelpunkt
des Durchlaßkanals hin eingeschnürt, indem man Druck auf eine
Steueröffnung 48 in der Wand des Ventilgehäuses gibt. Da die
Auskleidung in ihrer Gestalt ringförmig ist und die Sander der Enden der Auskleidung dicht am Ventilgehäuse anliegen, findet
die durch den durch die Steueröffnung 48 aufgebrachten Druck
bewirkte Einschnürung um den gesamten Innenumfang des Gehäuses herum statt«, Folglich wird der Strömungskanal durch das Ventil fortschreitend und schnell von allen Seiten her eingeschnürt,
bis die Strömung vollständig abgesperrt ist, wie in .Figo 5 gezeigte

609847/0295

Diese Art von Ventilen ist infolge ihrer Fähigkeit, schnell und vollständig vom Durchlass- in den Absperrzustand überzugehen, für eine steuerung der Sandausgabe aus den Trichtern 22, 23 besonders gut geeignet« Die Verwendung dieses Ventils erlaubt es, die Zeitfolge der aus den Trichtern 22, 23 austretenden Strömung genau zu steuern und so eine genaue und vollständige Mischung gleicher Volumina der Harz- und der Katalysator-Sandmischung zu erreichen. Weiterhin hat ein Membranventil wie das in der Jj¹Ig. 5 gezeigte den Vorteil einer guten Abriebfestigkeit und einer guten chemischen Beständigkeit gegenüber dem ^uarzsand, der im allgemeinen für die Kern- und Formhersteilung verwendet wird.

ITachdem. sie die Auslaßventile 42, 43 durchlaufen haben, treten die Harz- und Katalysator-Sandmischungen in eine primäre Lufteinblas- und Vereinigungsstufe 49 (^ig. 6) ein, in der die Mischungen durch jeweils eine von zwei Lufteinblas- bzwο Boosterurmaturen 50, 51 laufen, die Luft unter Druck in die otrömungswege einführen. Diese Luft ist schnell genug, um den Sand schwebend zu halten, so daß die beiden Sandmischungen zu schnellfließenden Luft-3and-Strömen verwandelt werden, für die die Druckluft das Trägermedium darstellt»

wie in Jj¹Ig* 6 gezeigt, bestehen die beiden Lufteinblasarmaturen 50, 51 jeweils aus einem zylindrischen Gehäuse 52 und einer Abschlußkappe 53ο Die Abschlußkappen weisen einen JDinlaß zur Aufnahme der Luft-Sand-Strömungen aus dem jeweiligen der oand-

609847/0295

-H-

einblasventile 42, 43 auf. Der Druckeinlaß 54 in der Seitenwand des Gehäuses nimmt die Druckluft auf. Diese Druckluft wird mittels zweier konzentrischer hülsenförmiger Prallringe 55, 56 so gerichtet, daß sie in Umfangsrichtung um die Strömungsbahn der Harz- und der Katalysator-Sandmischung herum und gleichgerichtet riiit ihr eintritt.

Die Einlaßventile 32,-33 sind normalerweise geschlossen und die leichter 22, 23 stehen normalerweise während des Arbeitens der Lufteinblasarmaturen unter Druck, um Sandmischung aus den Trichter herauszudrücken _a Der Sand strömt abwärts durch Verbindungsleitungen zu den zugehörigen Einlassen 57, 58 auf der Abschlußkappe 59 einer ggff. einsetzbaren Lufteinblasarmatur 60, die in der primären Lufteinblas- und Vereinigungsstufe 49 enthalten sein kann_e v/ie in Figo 6 gezeigt, weist diese Armatur ein Gehäuse 61 mit einem Lufteinlaß 62, einem Paar konzentrischer hülsenartiger luftverteilungsringe 63, 64 und einen Auslaß 65 auf ο (Vie bei den Luf teinblasarmaturen 50, 51 wird Luft vom Einlaß 62 koinzident in die Harz- und Katalysator-Sandströme eingeführte Die beiden Sandströme vereinen sich in der Lufteinblasarmatur 60; durch Luftdruckbeaufschlagung dieser Armatur läßt die Geschwindigkeit der vereinten Strömung sich weiter erhöhen.

An diesem Punkt tritt die luftgeführte vereinte Luft-Sanddtrömung, die nun sowohl die Harzsandmischung als auch die Katalysatorsandmischung enthält, in eine statische Llischstufe 68

609847/0295

(1'¹Ig. 7) ein, deren Zweck es ist, die [Teilchen in den entsprechenden Luft-Sand-Strömen gründlich miteinander au vermischen, um die flüssigen Harz- und Katalysatorüberzüge auf den Teilchen vor der Ablagerung in einer Kernform im wesentlichen zu vereinen,,

Wie in Fig. 7 gezeigt, besteht die statische iiiischstufe 68 vorzugsweise aus zwei Abschnitten, nämlich dem Puffer 70, der 8trömungsSchwankungen oder -stoße der Luft-Sand-Strömung abfängt bzw. eliminiert, und dem h± scher 80, der die luftgeführten Sandteilchen aus dem Puffer 70 miteinander vermischt, um die erwünschte Vereinheitlichung der Beschichtungen zu erreichen. Der Puffer 70 weist einen senkrechten Kanal 71 auf, der mittels einer geeigneten Bolzen-Flansch-Anordnung an den Auslaß 65 der Lufteinblasarmatur 60 angebracht ist. Eine innere baumartige JFlügelanordnung 72 innerhalb dieses Kanals teilt den aus der Lufteinblasarmatur 60 eintreffenden Sandstrom fortwährend auf, um eine über den querschnitt gleichmäßige Strömung zu erreichen und Strömungsschwankungen und -stoße der vereinten Sandmischung innerhalb der Leitung zu erreichen» Viie in den !ige 6 und 7 dargestellt, weist die ITügelanordnung 72 ein mittiges Tragelement 73 sowie eine Vielzahl radial verlaufender keilförmiger Flügel 74 auf, die in gestockten Y-förmigen Etagen auf dem Element 73 angeordnet sind, so daß von jeder eine Kante 75 aufwärts vorsteht, die den Sandstrom bei dessen Durchlauf durch den Kanal 71 aufteilt.

6098 47/0 29 5

Im Betrieb wird die aus dem Auslaß 65 austretende Luft-Sand-Mischung, die ungleichmäßig sein kann, wie in Pig, 7 dargestellt, wiederholt während des Abwartsströmens über die Auflaufkanten 75 der Flügel 74 geteilt. Als Ergebnis dieser wiederholten Teilung werden Strömungsunregelmäßigkeiten ausgeglichen und die Luft-Sand-Strömung über den Kanal 71 bis zum Eintritt in den Mischer 80 im wesentlichen völlig gleichförmig gemacht. Um die erforderlichen wiederholten Strömungsunterteilungen zu erreichen, sind die Flügeletagen auf dem Tragelement 75 gegenüber der jeweils vorgehenden und nachfolgenden Etage winklig angeordnet. Obgleich im Puffer 70 nur vier Etagen von

Flügeln 73 gezeigt sind, ist einzusehen, daß in der Praxis eine größere Anzahl eingesetzt werden würde· Weiterhin ist nur eine Strömungsteilende Anordnung 72 gezeigt, obgleich mehrere solche j Anordnungen in einem einzigen Kanal 71 oder in mehreren solchen • Kanälen eingesetzt werden können.

Nach dem Verlassen des Puffers 70 tritt die Luft-Sand-Strömung in den Mischer 80 ein, wo eine gründliche Vermischung der mit Harz bzw· Katalysator beschichteten Sandteilchen stattfindet. Wie in Fig. 7 gezeigt, weist der Mischer 80 der statischen Mischstufe 68 einen vertikalen Kanal 81 auf, der den gleichen Durchmesser aufweist wie der Kanal 71, auf den er folgt. Um die gewünschte Vermischung der Sandteilchen beim Durchlaufen

des Kanals 81 zu erreichen, ist in diesem eine Vielzahl ι
schnecken- bzw. schraublinienförmiger Flügel 83 angeordnet,

die die Strömung teilen und in Längsrichtung aufeinanderfolgend

609847/0295

übereinander im Kanal angeordnet sind. Jeder dieser schraublinienförmigen Flügel laßt sich, als aus einer Platte bestehend beschreiben, die in Durchmesserrichtung über den Kanal 81 und durch einen Drallwinkel von 180° läuft. In der dreiflügeli_ü-en Anordnung 82 nach Fig. 7 liegt die Ablaufkante 84 des ersten Flügels 83a rechtwinklig, d.h. unter einen Winkel j6 = 90°, zur Auflaufkante des zweiten Flügels 83b. Entsprechend nimmt die Ablaufkante 86 des zweiten Flügels 83b einen rechten v/inkel zur Auflaufkante 87 des dritten Flügels 83c ein. Wie einzusehen ist, lassen sich innerhalb des Mischabschnitts 81 mehr als die in Fig. 7 dargestellten drei Flügel 83a ... 83c einsetzen, um die harz- und die katalysatorbeschichteten Sandteilchen gründlicher zu vermischen.

Während die harz- und katalysatorbeschichteten Sandteilchen unter dem Einfluß der durch die Lufteinblasarmaturen 50, 51 und 60 zugeführten Druckluft den Kanal 81 abwärts entlangströmen, findet vermöge der Flügelanordnung 82 eine sehr gründliche Vermischung der Sandteilchen statt» Ein Grund für dieses gründliche Vermischen ist das wiederholte Aufteilen des strömenden Luft-Sand-Stromes in getrennte Strömungsbahnen oder Kanäle durch die Auflaufkanten der Flügel. Ein weiterer Grund ist, daß die Luft-Sand-Strömungen von den schraubenlinienförmig verlaufenden Flügeln 83 beim Durchlaufen des Kanals 81 in Drehung versetzt werden, wobei der jeweils entgegengesetzt gerichtete Drall aufeinanderfolgender Flügel bewirkt, daß die harz- und katalysatorbeschichteten Sandströme an jeder FlügeIverbindungs-

609847/0295

stelle ihre Äichtung ändern. ,<eiterhin wandern die oandteilchen in den Luft-3and-otrömen radial und gesteuert von den .,auden des Kanals 81 zur mitte deo stromes und zurück, Biese Bewegung, die zusätzlich zur Eückmisciiung infolge der fortwährenden Änderungen des Ströoiungsprof ils der Luft-üand-Mischungen bei Durchlauf der sich ändernden ^uersclinittsgestalt der von den klügeln gebildeten dtrömungswege auftritt, verbessert die Liischwirkung des Abschnitts 80 weiter.

Die G-ründlichkeit, mit der die Mischfunktion erfolgt, hängt weiterhin vom Durchsatz der Sandmischungen im Kanal 81 ab, ^s hat sich herausgestellt, daß für eine brauchbare Mischwirkung der Durchsatz derart sein muß, daß die beiderseits der flügel 83 sich bildenden Strömurigskanäle 50 ... 90^ig gefüllt sind, wie in B¹Ig₉ 8 gezeigt. Dies ergibt eine Teilung der luft-oand-Ströme in zwei otrömungskanäle, wenn die Berührung mit den Auflauf kanten des jeweils nächstfolgenden .Flügels stattfindet, v/obei alles, was über etwa die Hälfte des Volumens jedes Kanals herausgeht, beim Auftreffen auf die Auflaufkante des nächstfolgenden J?lügels in den jeweils anderen Kanal übergeht. ,Venn demgegenüber der Durchsatz verhältnismäßig gering ist, d.h. weniger als 50 )o des Kanalvolumens ausgefüllt wird (vergl. j?ig. 9 und 10), strömen die Sandteilchen an den oberflächen der gleichen Seite der Llischflügel entlang mit dem Resultat, daß in wesentlichen keine der Teilchen in jedem Kanal über die ^uflaufkariteii in den anderen Kanal übergehen. Wenn der Durchsatz extrem hoch, d.ho mehr als 90 /o des Volumens des entsprechenden Kanals von

609847/0295

der Sandströmung ausgefüllt ist (vergl. Fig. 11 und 12), ergeben sich vollständig unzureichende Kerne oder Formen. Hient nur ist die Vermischung der Luft-Sand-Ströme nicht ausreichend, was zur Ausbildung von Bändern ungleichmäßig gebundener Sandteilchen in der entstehenden Form führt. Zusätzlich ist auch die Vereinheitlichung der Katalysator- mit der Harzschicht unzulänglich, was eine Form mit schlechter Festigkeit und Abmessungsgenauigkeit ergibt.

Der für eine optimale Mischung erforderliche Durchsatz hängt von der Größe, Gestalt und Anzahl der Flügel und zusätzlichen ι Faktoren wie bspw. der Quersehnittsflache und der Länge der Mischkanäle 71, 81 und der Höhe des an die Lufteinblasarmaturen 50, 51 und 60 gelegten Luftdrucks ab« In der Praxis haben sich Verhältnisse von 50 .·. 90 Volumenprozent Sand zu Luft in der Leitung als optimal ergeben.

Ein weiterer Parameter der statischen Mischstufe, der die Gründlichkeit der Mischwirkung beeinflußt, ist der Winkelversatz zwischen aufeinanderfolgenden Flügeln 83ο In den Figo 7 bis sind die Flügel als unter im wesentlichen rechten Winkel aufeinanderfolgend, doh. mit einem Winkel 0 = etwa 90° zwischen aufeinanderfolgender Ablauf- und Auflaufkante, dargestellt. In den Fig. 13 und 14 liegen die Flügel 83 jedoch unter einem Winkel 0 von etwa 15°. Bei diesem ¥/inkel sieht man, daß die Sandteilchen sich in den verhältnismäßig schmalen Spalten 88 zwischen den Ab- und. Auflaufkanten aufeinanderfolgender Flügel

609847/0 295

brückenartig ansammeln, so daü nur ein kleiner Teil der oanäteilchen tatsächlich abgeteilt und von den Auflaufkasten der flügel in den nebenliegenden Kanal umgelenkt wird. Diese Brückenbildung verstört die Gründlichkeit des Liscliens und ergibt Kerne mit ochwaehstellen oder Hohlräumen. In der Praxis haben sich winkel 0 zwischen aufeinanderfolgenden Flügeln von 20 ... 160 als brauchbar herausgestellt, wobei ein Winkel von etwa 90 bevorzugt wird.

Uachdem der vereinte Luft-oand-Strom - vergl. i^flig. 15 - in dem statischen kiseher 68 gründlich vermischt worden ist, kann er ggff. durch eine zweite Lufteinblasstufe 90 laufen, wo ein zusätzlicher Druckluftstrom in den luft-dand-Strom mittels einer Lufteinblasarmatur 91 eingeführt wird. Wie in Pig. 15 gezeigt, ist die Lufteinblasarmatur 91 den Lufteinblasarmaturen 50, 51 und 60 darin ähnlieh, daß sie ein Gehäuse 92, ein Paar konzentrischer hülsenartiger Prallringe 93, 94 und eine xiinlaiSöffnung 95 aufweist, durch die Druckluft eintritt. Die aurch den Einlaß 95 eintretende Luft tritt in den aus dem Mischer 80 stammenden Luft-oand-Strom um dessen Umfang herum und im wesentlichen unter einem Winkel ein, der der Strömungsrichtung des Sandstroms entspricht.

Nach dem Verlassen der Lufteinblasarmatur 91 durchläuft der Sandstrom einen Leitungsabschnitt 96» der eine verschließbare, radial verlaufende Druckentlastungsöffnung 97 aufweist. Diese •Öffnung, wenn nicht von der abnehmbaren Kappe 98 der fig. 15

609847/0295

verschlossen, nimmt den Druck im unteren Teil der Leitung 96 vor dem eintreten des dandstroms in den Kernkasten a~b. vi'eiterhin stellt diese Öffnung einen Ausweichauslaß für überschüssige dandmiachung mit dem katalysierten Harz dar, d.h. den für die Kernausbildung nicht erforderlichen dand» Zwischen den Lufteinblasarmaturen 91 und der Leitung 96 können herkömmliche verbolzte Flanschverbindungen vorgesehen sein, damit diese Stufen zur Reinigung oder Instandsetzung auseinandergenommen vverden könnenο

wie in .B¹Ig₀ 15 gezeigt, gibt die sekundäre Lufteinblasstufe die Luft-oand-dtrömung mit dem katalysierten Harz durch einen abnehmbaren rLeduzieradapter 99 in einen Kernkasten 100. Dieser Kernkasten, der herkömmlich konstruiert und aufgebaut sein kann, weist ein zweiteiliges Gehäuse 101 auf, in dem sich eine herkömmliche zweiteilige iOrm 102 befindete Diese jj'orm hat einen iiohlraum 103, der entsprechend der Gestalt des herzustellenden Kerns geformt ist. Das Kernkastengehäuse 101 hat einen ^inlaa 1Ou-, lurch den oand in den Hohlraum 103 gelangt, sowie eine Vielzahl Druckentlastungskanäle 105, durch die Luft aus dem Hohlraum 10J5 entweichen kann, wenn dieser sich mit der Katalysierten iiarz-Jandmischung füllt, die durch den üiirilaio 104 zutritt. lietze 1C6 aus Drahtgewebe oder anderem geeigneten Material lassen sich über den jinden der Kanäle 105 am übergang zum Kernbildenden Hohlraum 103 vorsehen, damit die Druckluft, nicht aber die katalysierte dandmiachung während der Kernbildung aus dem Hohlraum entweichen kann₀ Der Kernkasten 100 ist

6098 4 7/0295.

auf dem. ständer 1 07 in herkömmlicher Höhe unter dein ^ einer Jiuppluri^ 99 gelagert» üis ist jedoch einzusehen, daß "bei der kernherstellung in industriellem ^aiöstab j-evvöhnlich tiue automatisierte anordnung vorgesehen ist, aie zwischen den. x ausbildun^szyklen jeweils gefüllte Kernkästen automatisch abzieht und lerre kernkasten aufstellt.

..■Ehrend des .Betriebs werden die j&LnlaL—ischieberventile 32, j'j zwischen den Kern&usbildungszyklen geöffnet, wie erforderlich ist, um die harz- und katalysatorbeschichteten äandinischungen in die trichter 22, 23 aus den .binlaLileitungen 30 bzw* 31 einzulassen, uie Trichter werden mit einer ausreichenden i,.eage der eiitspreCiienden oandmischung gefüllt gehalten, um einen oder mehrere KerneusbildungsZyklen zu speisen, ./erden die trichter gerade nicht gefüllt, bleiben die Ventile 32, 33 geschlossen, um die trichter von den Leitungen 30, 31 abzutrennen.

jedes Jxeriiausbildungszyklus ";ird Druckluft Über die 40, 4I in die -.Trichter 22, 23 eingelassen, um die Trichter auf einen vorbestimmten Druck - typischerw-eise iu. uer Große nor dnung von 0,56 ... 0,914 kg/cm (ü „.«, 13 p.s.i») 'Mi bringen_o ilachdem die Trichter diesen Druck angenommen haben, öffnen die beiden Auslaß-iiaembranventile 42, 43, damit die katalyse tor- bzw. harzbeschichteten oandmischungen aus dem jeweiligen Trichter aus abwärts in die primäre Lufteinblasstufe 4-9 gelangen können. Gleichseitig mit dem öffnen der Auslaßventils 4-2, 43 wird Luftdruck auf die Lüfte inblas armatures

609847/0295

50 und 51 und ggff * die Armatur 60 der primären Xufteinblasstufe gegeben. In den Lufteinblasarmaturen 50, 51 tritt diese Druckluft in die von den Trichtern 22, 23 eintretende üandströmung in Unifangsrichtung und unter einem Winkel ein, der im wesentlichen mit der Strömungsbahn der Sandströmung zusammenfällt, Als Resultat wird der Sand in einer kontinuierlichen und schnellfliegenden Strömung abwärts zur lufteinblasarmatur 60 geführte Die Druckbeaufschlagung der Trichter 22, 23 dient dazu zu verhindern, daß die Sandmischlingen sich in den Trichtern rückstauen und Sand durch die Ventile 50, 51 drücken.

Beim liintrxtt der harz- und katalysatorbeschichteten bandströme in die Armatur 60 können die beiden Ströme unter dem Einfluß eines ggff. zugeführten, dritten luftstroms vereint v/erden, der entlang des Umfangs der Plußbahn des Sandstroms und im wesentlichen in der gleichen Eichtung wie dieser eingeführt wird. Als Resultat wird die vereinte Strömung mit großer Kraft und Geschwindigkeit in einer kontinuierlichen ununterbrochenen Strömung abwärts in den Puffer 70 des statischen Mischers 68 geschickt.

Wie erinnerlich, ist der Zweck des Puffers 70, Unregelmäßigkeiten, oder Stöße in der Sandströmung abzufangen. Zu diesem Zweck weist er eine Vielzahl keilförmiger Flügel 74 in Y-förmigen ütagen auf einem mittig angeordneten Tragelement auf, um die Sandströmung wiederholt umzulenken. Diese Maßnahme hat die Wirkung, Unregelmäßigkeiten der Strömung zu glätten bzw· aus-

609847/0295

-24- 2 ß 17 4 7

zupuffern, so dan die vereinte Luft-öand-Stromung beim Verlassen des Puffers 70 gleichmäßig und frei von 3trömungsstoßen ist.

Der Iiischer 80, der, wie bereits erläutert, eine Vielzahl schraublinienförmig jrezogener Flügel δ 3 aufweist, nimmt den gepufferten Luft-Sand-Strom auf und vermischt die harz- bzw, katalysatorbeschichteten 3andteilchen gründlich zu einer einheitlichen kischung der katalysator- und sandbeschichteten !Teilchen, aus der sich Kerne hoher Gleichmäßigkeit und festigkeit ausbilden lassen_e

jJs hat sich herausgestellt, daß das bloße Vermischen des katalysator- mit dem harzbeschichteten Sand für sich nicht ausreicht, um gleichmäßige und hochfeste gehärtete Sandformen zu erreichen» Ohne durch irgendwelche Arbeitstheorien beschränkt sein zu wollen, wird dafür gehalten, daß auch eine gewisse Vereinheitlichung der Harz- mit der Katalysatorschicht auf den Teilchen vor der Ablagerung der Sandmischung in der Form erforderlich ist_o Im Fall eines von Furfurylalkohol abgeleiteten Harzsystems ergibt sich das Ausmaß der Vermischung und der Schichtvereinheitlichung der katalysator- und harzgetränkten Teilchen nicht nur aus der Festigkeit und Genauigkeit der Abmessungen, sondern auch der äußerlichen Erscheinung des erhaltenen Kerns bzw· der erhaltenen Form, Eine Schwarzfärbung weist bspwo auf eine schlechte Schichtvereinheitlichung und einen schwachen Kern hin, eine hellgrüne Färbung auf eine bessere Schichtvereinheitlichung und einen Kern mäßiger Festigkeit, eine

609847/029B

dunkelgrüne färbung auf eine gute ochichtvereinheitlichung und einen qualitativ hochwertigen festen Kern«, ^ine ungleichmäßige ürsckeiuuug ues Kerns - bspw. eine streifige oder fleckige Färbung - zeigt eine schlechte Durchikischung und das Vorliegen von üciiwkchungsstellen.

Die wahlweise einsetzbare sekundäre Lufteinblasstufe 90 ermöglicht die Herstellung dunkelgrüner, qualitativ reproduzierbar hochwertiger Kerne durch .Einblasen von Luft um den vereinten Luft-Jand-3trom herum und in der Strömungsbahn, um ein endgültiges Durchmischen und, wie vermutet wird, eine zusätzliche Vereinheitlichung der Schichten unmittelbar vor dem Eintritt der Sandmischung in den Kasten zu erreichen, üis hat sich herausgestellt, daß die zeitliche Abstimmung dieses letzten ^inblasens von Luft kritisch ist und daß man, um Kerne ausgezeichneter Gleichmäßigkeit und Härte zu erhalten, die Luft nur dann einblasen darf, wenn der Impuls bzw. die Masse der im Kernkasten abzulagernden Sandmischung gerade durch die Armatur 91 strömt, nicht jedoch vor oder nach deren durchlauf durch die Armatur.

Die zeitliche Abstimmung dieses erwähnten Arbeitens wird durch eine pneumatische und eine elektrische Schaltung gesteuert, die vereinfacht in den Mg. 16 und 17 dargestellt sind, «ie in der Pig. 16 ersichtlich, wird Druck mittels einer Luftpumpe 110, die an eine Verteilerleitung 111 und einen Puffertank 112 über ein Hauptabsperrventil 113 angeschlossen ist, auf die Pneumatik

609847/0295

^e^eben. Die Luft in aer Verteilerleitung 111, die typischerveise :;uf einen Druck von mehr els 2 k^y'cm^ (30 p.s.i«) _oebracht werden kann, strömt durch eiix uondabsperrventil 114, einen Druckregler 115, ein DruckmeLinotrument 116 sowie ein elektromagnetisch betätigtes bteuerventil 117 mit zwei dtellungen und vier Offnungen zu dem pneumatischen Bett'ti^un^szylinder 37--» der dem xrichtereinla^-^chieberventil 32 zugeordnet iüto Din Dlektrocioi^net 118 betätigt das Steuerventil 117» .entsprechend strömt Luft ηus üer Verteilerleitung 111 über ein lifuidabsperrventil 120, einen Druckregler 121, ein Druckin&Din— otruuiGiit 122 und ein zweites elektromagnetisch betätigtes Steuerventil mit zwei otellun^en und vier öffnungen zum Setcti^un^üzylinder 57b, der dem irichtereinlaß-Jchieberventil 53 zugeordnet ist. Das Steuerventil 123 wird von einem Elektromagneten 124 betätigt.

Der Trichter 23 erhält Druck aus der Verteilerleitung 111, über einen Pneumatikkreis aus einem Hmidabsperrventil 123, einem Druckregler 126, einem Druckmeßinstrument 127, einem elektromagnetisch betätigten Steuerventil 126 mit zwei Stellungen und zv/ei C f f nun^eri und den .ainlaU 41 des Trichters 25» Din elektromagnet 129 betätigt das Steuerventil 128. entsprechend erhalt der trichter 22 Luftdruck mittels einer Pneumatik i^vns einem Handabsperrventil 130, einem Druckregler 131» einem Druclimeibinatruuent 132, einem elektromagnetisch betätigten Steuerventil 133 kit zwei Stellungen und drei Öffnungen und den ώίηίειίύ 40 des Trichters 22. Din elektromagnet 134 betätigt

609847/0295

das Steuerventil 134.

Die !Betätigung der Auslaß-i-embranventile 42 für die Sandmischungen erfolgt aus der Verteilerleitung 111 mittels einem Pneumatikkreis -aus einem Kandabsperrventil 135, einem Druckregelventil 136, einem LruekmeBinstrument 137 und einem elektromagnetisch betätigten Steuerventil 138 mit zwei Stellungen und drei Anschlüssen,, üiin elektromagnet 139 betätigt daa Steuerventil 158. Entsprechend erhält das Auslaßventil 43 Luft aus einem Pneumatikkreis aus einem Handabsperrventil 140, einem Druckregelventil 141» einem Druckmeßinstrument 132 und einem elektromagnetisch betätigten Steuerventil 143 mit zwei Stellungen und drei Anschlüssen, iiin Elektromagnet 144 betätigt das Steuerventil 143«

Durckluft wird den Lufteinblasarmaturen 50, 51 der primären Lufteinblasstufe 49 mittels einer pneumatischen Schaltung zugeführt, die in Reihe geschaltet ein Absperrventil 145, einen Druckregler 146, ein Druckmeßinstrument 147 und ein elektromagnetisch betätigtes Steuerventil 148 mit zwei Stellungen und zwei Anschlüssen aufweist, üiin Elektromagnet 149 betätigt das Steuerventil 148. Entsprechend wird der Lufteinblasarmatur 60 die Druckluft ggff. mittels einem Pneumatikkreis zugeführt, der in fceihe geschaltet ein Handabsperrventil 150, einen Druckregler 151, ein Druckmeßinstrument 152 und ein elektromagnetisch betätigtes Steuerventil 153 mit zwei Stellungen und zwei Anschlüssen aufweist« üiin Elektromagnet 154 betätigt das Steuer-

609847/Π295

2 6 I 7 A 7 2

ventil 153·

Die Lufteinblasarmatur 91 der sekundären Lufteinblasstufe 90 erhält Luft mit einem Pneumatikkreis, der in Seihe geschaltet ein Ilandabsperrventil 155, einen Druckregler 156, ein Druckmeßinstrument 157, sowie ein elektromagnetisch "betätigtes steuerventil 158 mit zwei Stellungen und zwei Anschlüssen aufweist«, ß±n Elektromagnet 159 betätigt das Steuerventil 158.

.lie in Fig. 17 ersichtlich, wird die Betriebsleistung den oteuerkreisen der Kernherstellungsvorrichtung 20 mittels eines Niederspannungs-iransformators 160 zugeführt» üin Anschluß der Sekundärwicklung dieses Transformators liegt an einer Versorgungsleitung 161, der andere an der Lasseleitung 162.

Das .arbeiten der Kernherstellungsmaschine wird durch kurzes Drücken eines STAÜl'-Knopfschalters 165 eingeleitet, der die Versorgungsleitung 161 mit einer Zeitsteuermotoranordnung 164 verbindet. Diese Motoranordnung weist einen Zeitsteuermotor sowie sechs Arbeitskontakte auf, die durch vom Zeitsteuermotor angetriebene Rockenscheiben in einer vorbestimmten gewünschten zeitlichen Folge geschlossen bzw. geöffnet werden. Wenn der Zeitsteuermotor zu laufen beginnt, schließt ein erster Arbeitskontakt 165, der parallel zum START-Schalter 163 liegt, um die Zeitsteuermotoranordnung 164 auch nach Freigabe des Schalters 163 in Betrieb zu halten« Wie in Fig. 18 gezeigt, bleibt dieser Haltekontakt während des gesamten Arbeitszyklus geschlossen.

609847/0295

Um dnfo Arbeiten der Einlaßventile 32, 33 für die unndmischung zu steuern., ist die Versorgungsleitung 161 über einen Hu ndi-chalter 166 an α ie Elektromagneten 118, 124 angeschlossen, die aie Steuerventile 117, 123 und damit die Druckbeaufschlagung uer Betätigungszylinder 37a, 37a für die Ventile 32 baw. 33 steuern, .»ie in i'iga 18 gezeigt, . ird für einen beispielhaften Arbeitszyklus von fünf Sekunden der Kontakt 168 und werden die uinlaiöventile mindestens or ei Sekunden lang geschlossen, während die Speisetrichter druckbeaufschicht werden.

Um aie Druckbeaufschlagung des ^richtex's 22 für die harzbeschichtete Sandmischung und des Trichters 23 für die katalysatorbescxiichtete Saridnischung zu steuern, ist die Versorgungsleitung 161 an einen ersten ".-; ahle ehalt er 170 mit den arei Stellungen uidtfuAL-üü'iVAul'O gelegt ο In der Stellung üäKUaL dieses schalters wird ein otromkreis zu den Elektromagneten 134, 129 gelegt, die die Steuerventile 133, 128 und damit die Druckluftversorgung der trichter 22 bzw. 23 steuern. In der Stellung ^UTO des Schalters 170 entsteht über einen zweiten Arbeitskontrakt 173 öer i-iorcrm^ 1Γ-- ein Stromkreis zu den Elektromagneten 134» 129, durch den die Trichter unter Steuerung durch die Zeitsteuermotoranordnung unter Druck gesetzt werden. V/ie in Fig» 18 gezeigt, ist in dem beispielhaften Kernherstellungszyklus von fünf Sekunden der Kontakt 173 während der ersten drei Sekunden jedes Zyklus geschlossen und erhalten die Trichter 22, 23 somit während der gleichen Zeit Luftdruck.

609847/0295

Die Ausgabe der hnrz- und katalysatorbeschichteten Sandmischungen bus den Trichtern 22, 23 ,vird durch. Anlegen der Versorgungsleitung 161 an den Arm. eines zweiten n'ahlsch-ilteru 174 mit den cirui Stellungen !'laivliAL-Oi^-AlixO gesteuerte In der Stellung liii^'UAL dieses schalters wird ein Stromkreis über ein Arbeitskontakt 175 eines ersten Verzügerurigsrelais TDI zu einem Elektromagneten 145 hergestellt, der die Druckbeaufschlagung des Auslaßventils 42 für die harzbeschichtete Sandmischung steuert, sowie über einen Arbeitskontakt 176 eines zweiten Verzögerungsrelais TD2 zu einem xilektromagneten 144, der die Druckbeaufschlagung des Auslabventils 43 für die katalysetorbeschichtete Sandmischung besorgt. Die Spulen der Verzögerungsrelais TDl und ΤΌ2 werden von diesem Kreis unmittelbar erregt. In der οtellung AUTO des schalters 174 entsteht ein entsprechender Stromkreis zu den Elektromagneten 139, 144 und den Verzögerungsrelais IDl, TD2 durch einen dritten Arbeitskontakt der Anordnung 164» um die Freigabe der Sandmischungen aus den Trichtern z2, Z3 von der Zeitsteuermotoranordnung öteuern zu lassen, v/ie in iig, 18 gezeigt, schließt der Kontakt 122 und findet die Sandabgabe aus den Trichtern von etwa 1,6 bis 2,8 oekunden nach Beginn des beispielhaften Betriebszyklus statt»

Um das Arbeiten der primären. Lufteinblas- und Vereinigungsstufe 49 zu steuern, ist die Versorgungsleitung 161 an den Arm eines dritten Wahlschalters 178 mit den drei Stellungen IiAIiUAL-OFP-AUTO gelegt. In der stellung MAITUAL dieses Schalters entsteht ein Stromkreis zum Elektromagnet 149, der das öteuerven-

609R47/0295

til 148 uud damit die Jruckluftverüorgung der lui'teinblasarmaturen 50, 51 steuert. In der Stellung AIrI¹O des Schalters 178 entsteht ein entsprechender Strouikreis zum Jlektroracsgneten 149 durch einen vierten Arbeitskontrakt 181 der Zeitsteuermotoranordnung 1 64 , ura die funktion dieses Elektromagneten unter die Steuerung der iuotoranordnung zu bringen. ..ie in j^ig. 1b gezeigt, schlieft der Kontakt 18ü, ura die primkre lufteinblasstufe 49 zwischen etwa 1,6 und 5,u see. des beispielhaften Kernherstellungszyklus von fünf Sekunden zu erregen»

boll die armatur 60 in der primären Lufteinblasstufe 49 ffiit Druckluft versorgt werden, wird die Versorgungsleitung 161 an den Abgriff eines vierten Zahlschalters 181 mit den drei Stellungen IUAIv⁷UAl-Oi¹P-AUTO gelegt„ In der stellung i-iAi^UAL dieses Schalters entsteht ein Stromkreis zum Elektromagneten 154, der das Arbeiten des Steuerventils 153 und damit die Versorgung der Armatur mit Druckluft steuert. In der Stellung AU¹IO des Schalters 181 entsteht ein entsprechender Stromkreis zum Elektromagneten 154 über einen fünften Arbeitskontakt der Zeitsteuermotoranordnung 164, um die Punktion dieses Elektromagneten unter die Steuerung durch die Iviotoranordnung zu bringen,, Wie in Pig. 18 gezeigt, schließt der Kontakt 182 etwa die gleiche Zeitspanne wie der Kontakt 180, damit die Einblasarmaturen 50, 51 und 60 gleichzeitig arbeiten, obgleich eu für bestimmte" Anwendungen erwünscht sein kann, daß die Armatur 60 den anderen Armaturen gegenüber zeitlich versetzt arbeitet.

609847/0295

-'U- 2817472

Lπι die Auiktioii der sekundären Lufteinblaoatufe 9^ za steuern, liegt iie 7c.röorgungbleitung 161 an einem fünften .rahlschalter 183 mit den drei otellunyen LiAL UAL-O U¹F-AU TC₀ In der 3teilung kAKUAL dieses .dchalters entsteht ein utrocakreis zum. Elektromagneten 159 und von dort zur Eruckluftversortung der Lufteinblasaraatur 91 in eier sekundären Lufteinblasstufe 90. In der otellun^ ^UTO des öchalters 185 entsteht ein entsprechender otrorakreis zum Elektromagneten 159 über einen sechsten Arbeitskontakt 184 der Zaitbteuernotoranordnun^ 164, uci die Funktion der sekundären Lufteinblasstufe 9Ό unter die oteuerun₀· der Lotoranordnung zu bringen, wie in Ji¹I^₀ 1 _uezei_o-t, schnellen diese Kontakte und wird die sekundäre Lufteinblasatufe zwischen 2,4 und 4,5 see, in dem beispielhaften Kernherstellungzyklus betätigt.

Damit der Kernherstellungszyklus automatisch abschließt, werden die trichter 52, 33 durch Betätigen des öchalters HO¹UIiD 166 von Hand, Einstellen der Wahlschalter auf AUTO und Drücken des Druckknopfes STAtiT gefüllt. Damit schließt der Kontakt 165, damit der Zeitsteuemiotor 164 bis zum Ablauf des Kernherstellungszyklus weiterarbeitet* Der Kontakt 173 schließt etwa die ersten drei Sekunden des Betriebszyklus« Dies erregt die jülektromagneten 134, 129 und bewirkt die Druckiuftbeaufschlagung der Trichter 22, 23. Der Kontakt 177 der Iuotoranordnung 164 schließt als nächster etwa 1,6 see nach Beginn des Zyklus und erregt die Verzögerungsrelais TDl und TD2. liach vorbestimmten Intervallen schließen die Arbeitskontakte 175 und 176 dieses

609847/02S5

-Lol-iis und erregen die Elektromagneten 139 und 146, womit die l'r-icr.ter die harz- bzw. kntalysatorbescliichteten oandmischungen freigeben. Die Vergeudung getrennter Verzögerungsrelais in dieser ,jciiultung erlaubt, die eigentliche J'reigabezeit für die hcirz- und katalysdtorbescbichteten Jandmischun^en hinsichtlich der milderen oystenif unkt ionen und im Verhältnis zueinander zu variieren, um Lerne optimaler Güte und o-leichraa-Ligkeit zu erreichen.

Das ochlieben des Kontakts 1bü bewirkt auch das einleiten der funktion der primären Lufteinblasstufe 49· Dies führt zur iirre^ung des Elektromagneten 149, der das pneumatische Steuerventil 148 öffnet, das seinerseits Druckluft an die Lufteinblasarmaturen 50, 51 legt. Die aus den Trichtern 22, 2j5 freigegebenen iandmischungen fließen nun abwärts durch die Armaturen 50, 5I, die Luft unter Druck um die oandstromung herum und in im wesentlichen deren .Richtung einblasen, um zwei kontinuierliche sehr schnelle dandströmungen auszubilden. Diese ■Ströme verschmelzen in der Armatur 60, in der zusätzlich Druckluft durch .ochließen des Kontakts 182 zugegeben werden kann, um den stromartigen J?luß weiter zu verstärken.

Die vereinte strömung tritt dann in den Puffer 70 der Llischstufe 68 ein, in dem Unregelmäßigkeiten zu einer stoßfreien strömung ausgepuffert werden. Me gepufferte Strömung der katalysator- und harzbeschichteten Teilchen fließt dann in den Lascher 80 der Stufe 68, wo die schraublxnienförmigen Flügel

609847/0295

die harz- und kätalysatorteschichteten oandteilchen zu einer katalysierten iforz-dunumischung vermiüciien, aus aer der G-ieL·- kern schließlich in dem Kernkasten 100 hergestellt wird« An diesem Punkt, wo der Impuls der katalysierten Harz—Sandteilchen den käscher 80 verlLiJt, schließt die i.:o tor anordnung 164 den Kontakt 184, womit die sekundäre Lufteinblasstufe 90 um die Sandteilchenstromung herum einen weiteren Druckluftschub in otru&iungsriclitun^· einführt, um die Vereinheitlichung der Harz- und Kütulysatorachichten auf den Teilchen und αμmit die Stärke und iileichmauigkeit des achlieiilich entstehenden Kerns zu verbessern,,

,/ie in iM^₀ 1 ^ezeigt, arbeitet die sekundäre Lufteinblasstufe 9ΰ im beispielhaften Kernherstellungszyklus von fünf Sekunden von etwa 2,4 see nach dem Beginn des Zyklus bis etwa 4,6 see, Der Kontakt 177, der die .Freigabe der Harz- und Katalysatorsandmischung steuert, öffnet etwa 2,8 see nach Beginn des Zyklus» Diese Zeitspanne entspricht der erforderlichen Sandiaenge, nachdem diese die Trichter 22, 23 verlassen hat« üin die zwischen den Zyklen erforderliche Zeit zu reduzieren, können die Trichter nachgefüllt werden, nachdem der Kontakt 177 öffnet, indem die jiinlaßventile 32, 33 geöffnet werden. Die Druckbeaufschlagung der primären Lufteinblasstufe 49 setzt sich für den Rest des Zyklus fort, d.h. bis fünf Sekunden nach Beginn des Zyklus, um su gewährleisten, daß sämtliche oandteilchen nach dem iünde des Zyklus vollständig aua dem Puffer und der statischen Mischstufe ausgedrückt werden.

609847/0295

- 55 -

'Der in Ji¹I^, 16 ^e zeigte Zeitfolge^ykluo ΐε>ΐ nur beispielhaft, und die Dauer des ivernlaerstellun^eEiykluG «owie die Aufteilung der Schlief- und uffnungsdnuern der verschiedenen kontakte der Lo t ore no rd mmg 164 lassen sich einoteilen, :ie von den i'sr-— inetern des im Einzelfall geforderten Kernlierstellun^överfahrens geforderte JJ¹Ur größere .Formen kann man den gesamten Zyklus folglich verlängern, und der Anfang und d;-;s ünde der verschiedenen während des Zyklus auftretenden funktionen wie bspw. die Freigabe der Üandmischung und die Betätigung der primären, und sekundären Luftοinblasstufen voreingestellt werden, wie es die Eigenschaften der Harz- und Katflysator-Üandmischungen und die ü-röJie und die Gestalt des erzeugten Kernes erfordern. Weiterhin ist durch Einstellen des Wahlschalters auf Ui¹I¹ und dann wahlweise auf MANUAL möglich, den Kernherstellungszyklus von Hand zu beenden. Diese Funktionsweise ist auch beim Säubern oder beim Einfahren und Testen der Kernherstellungsvorrichtung nützliche

vYährend eine motorgetriebene Hockenanordnung zur Steuerung der verschiedenen Stufen der Punktionen der Kernherstellungsvor- ■■ richtung beschrieben worden ist, ist einzusehen, daß sich statt- ! dessen andere Mittel - bspw. getrennte elektronische Zeitsteuerschaltungen - verwenden lassen. Weiterhin lassen sich auch verschiedene Sperr- und Sicherheitseinrichtungen. - bspw. Strömungsfühler entlang des Puffer- und des Mischerkanals als Sicherung gegen mögliche Funktionsfehler der Kernherstellungsvorrichtung vorsehen.

'609847/0295

..ils erläuterndes Beispiel, in dem gleiche GewichtsLengeu des harz- und des katal^satorbeschichteten bandes zur ausbildung eines i.erns oder einer Form vermischt werden, kann die iiarzüandmischun^ Formsand mit einer gleichmäßigen Bescixicütung von Furfurylalkoholharz in einer Lenge aufweisen, bei der sich 3 Gev/o-zJ Harz gegenüber dem Gewicht der endgültigen Jand-Katalysator-iiarzmischung ergeben» Bei dem Furfurylalkohl kann es sich um ein Formaldehydmischpolymerisat aus einer ...ischung handeln, in der das Lolverhältnis des Aldehyds zum Alkohol 1;2 beträgt und das resultierende Lischpolymerisat mit 50 ,-j η-οηοηβ-rem Furfurylalkohl verdünnt ist« Der katalysatorbeschichtete oand ist mit konzentrierter Phosphor- und konzentrierter Schwefelsäure im Gewichtsverhältnis 5*2 in einer Lenge beschichtet, da£ sich 45 /' Katalysator gegenüber dem Gewicht der Bindermischung in der endgültigen äand-Katalysator-Harzmischung ergeben.

iJehr zufriedenstellende Ergebnisse wurden mit dieser bei der Herstellung hochwertiger Kerne mit guter Festigkeit und Gleichförmigkeit von 2,7 .*. 36,3 kg (6 ... 80 lbs.) Gewicht ί und unter einsatz eines Kanals aus rostfreiem ütahl im statisehen Lischer erzielt, dessen Innendurchmesser 76,2 mm (3,0 in.) betrug. .Der Puffer 70 des Mischers war 305 mm (12,0 in.) lang und enthielt 18 Hügel, die zu sechs Etagen angeordnet waren« Der Mischer 80 war 991 && (39»O in.) lang und mit sieben schraublinienförmigen Flügeln von jeweils 140 mm (5,5 in.) Länge mit gegenseitigen Versatz von 90° versehen. Druckluft

609847/0295

.J₁/st em ήϊ 3,t>2 k^/ eiu^ (οϋ p.s.i.) zugeführt uiiü die j, 23 ν·/-, hread eines unfün_oliclieu i'eils des ^₁)KiUt; iijCL·¹" (1 C- p.ooio) beaufschlagt, wonton, cie ,i-uniai..—

4-Z, 4i> etw;- 1 bis 13 sßc laug- ^eoiii ULiC- ■/.<!.'V i₁"u]:.Liij.-.i^; von der Große aes iierus - iDeov·. 1,^ t;ec i'ür einen L'tr η von 5,18 kf_, (7 1υβ_ο) und 14,3 ^ec i'ui· äineri Ae rn von ;31,78 K₀ (V^- lbü,;. k: Liü 2,3 see. nach .de^ii.n de;. Jruckluft -iuf die Luiteintlasarniatüren 30, 3"I uns

nucii die /..ruytur 6u ^e^eben und w&hreud de^ itet-tes o.etj> i

ö beibeiialten_o jtwa 2,5 ... 3,ü see nach. Le^inn ri (furüe die sekundäre Lufteinblasstufe 9ü bett..ti_t,t, uu

luft i-iit hinein Lruck von O,7^'3 .·. 1,406 kg/cm (ic...k!ü ij.a.i -'ibiikn-^i^ von der Keru^röUe 'δο. liefern, aber vorzugsweise loude als für die 7e.iitiie 42, 4;·

x>±3 is. er nil irstellungsvorriciitung und das zugehörige Verfahren nach der vorliegenden Erfindung erlauben die Verwendung eines ilarz-katalyüator-i3ystems ait sehr kurzer Härtezeit« Als Resultat ergeben üich durchweg G-ießkerne oder Foraien mit sehr hoher iibmessuri^sgeriaui^keit,- ^uter Härte und guter Gleichmäßigkeit<> ./'eiterhin erlaubt die kurze Härtezeit der katalysierten Harz-Jandtaiachung, aie Zyklendauer für die Herstellung eines Kernes auf ein Liiniiaum zu verkürzen, was die Vorrichtung und daa Verfahren besonders attraktiv macht für die groüciaiöstäbliche Her- i stellung, wo die durch eine lange Verweilzeit im Kernkasten ver-\

ursachte Notwendigkeit des Vorhaltens einer großen Anzahl von !

-JO-

iiernkäöten ut±d. ^ro^er Lagerräume die Keriiftersteilung unwirtscii.jltlicli laacheri würde.

609R47/0295

Claims (2)

1. - 39- 261 7A72

   P a t e α t a η s ρ r ü c Ii e

   1 .) Vorrichtung zur Ausbildung eines gehärteten Kerns bzw. einer gehärteten Form aus einer ersten kasse teilchenförmigen Materials, das mit einem überzug aus einem durch Katalysator polymerisierbaren Harz versehen ist, sowie einer zweiten kasse teilchenförmigen Materials, das mit einem überzug eines Katalysators zur Polymerisierung des Harzes versehen ist, wobei die Vorrichtung in Kombination einen ersten !Trichter zur Aufnahme einer ersten kenge der ersten Masse teilchenförmigen Materials, eine einen zweiten Trichter aufweisende Einrichtung zur Aufnahme einer zweiten kasse teilchenförmigen Materials sowie einen·Kernkasten mit einem Irmenhohlraum zur Bildung des Kerns aufweist, gekennzeichnet durch einen Kanal zur Herstellung einer Stroniungsbahn für die teilchenförmigen Massen, der aus dem ersten und dem zweiten Trichter in den Kernkasten verläuft, wobei der Kanal einen Mischabschnitt zum Vermischen der Massen beim Durchlaufen des Kanals und eine Lufteinblasvorrichtung aufweist, die eine kontinuierliche Strömung der Teilchen _: entlang der Strömungsbahn erzeugt, durch die die erste und die \ '. zweite Masse gründlich und schnell miteinander vermischt werden , . und die Überzüge sich mindestens teilweise vereinheitlichen, ! ι um eine teilchenförmige Mischung auszubilden, die mit dem kata- j

   lysierten polymerisierbaren Harz beschichtet ist und im Kernkasten abgelegt werden solle

   609847/0295
2. 2.) Kern- La--. li'orruherstellungs vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinblaseinrichtung Luft um die otrcniungsbahn herum und im. wesentlich koinzident mit dieser mit fiusreichender Geschwindigkeit einbläst, um. it; wesentlichen das gesamte teilchenförmige Lsterial in der 3 tr ortun im Kanal in der dchwebe zu halten«

   3o) Kern- b^w. Formherstellungsvorrichtuug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dals der Kanal gradlinig ist und senkrecht verläuft.

   4o) Kern- bzw» Formherstellungsvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine otroraungssteuereinrichtung ein Paar Ventile zwischen jeweils den Trichtern und dem Kanal aufweist, die die Strömung der teilchenförmigen Kassen in dem Kernkasten steuern«

   5«) Kern- bzw« Formherstellungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinblaseinrichtung einen solchen Durchsatz bewirkt, daß 50 ... SO Volumenprozent der strömung sich aus teilchenförmiger Materie zusammensetzen.

   6«) Kern- bzw. Formherstellungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischteil eine Zentrifugeltrenneinrichtung aufweist, um in einem radial

   609847/0295

   ■\xr.i.rt-i :- öle. ci.eu i'eil ;ier ^tiVLiun^stiihn eine Zouü v^rlialt-.,ii;.k i,.i_ -~o.ber jJiolite ;ui teilcheaförniirein i.ateriil oOvvie in ^; iuei-i r.:äi.-il oii. <. rto ^/jle_eneii ^eil eier ;jtrüfaui%8bc:lii: eine von ,,j-teri 1 i-_:i ,.e^o^tlicneii froie Zone verhä.ltiiiü^aLiy hoher ίίΘΐΐ .'ufrechtzuerhaltexi.

   iU 7/0295

   BAD ORiGlNAL