DE3219588A1 - Verfahren zur bearbeitung von giessformhaelften und vorrichtung zu dessen durchfuehrung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft das Gießereiwesen, insbesondere ein Verfahren zur Bearbeitung von Gießf orinhälften und eine Vorrichtung zur Durchführung desselben.

Die vorliegende Erfindung kann in Gießereien und Produktionsabschnitten, in welchen Formen, Verfestigung, Trocknung und Abkühlung der Gießformhälften sowie deren !.Einlegen und Füllen mit Metall bei Einzel-, Kleinserien-,

Serien- und Massenfertigung^der Hütten- und Maschinenbau-LO industrie durchgeführt werden, sowie in anderen Industrie- |

zweigen, in denen Gießereibetriebe bestehen, ihre Anwendung finden.

Außerdem eignet sich diese Erfindung für die Trocknung und die Abkühlung von Schüttgütern, für die Abkühlung von f

mit Metall gefüllten Gießformen, für die Trocknung

von Baukonstruktionen auch in anderen Produktionsbereicheu, in welchen eine scnnelle und homogene Verfestigung, Trocknung und nachfolgende Kühlung verschiedener Werkstoffe und poröser Formteile vonnöten sind.

Am besten eignet sich die vorliegende Erfindung für .»

die Verfestigung, Trocknung und Abkühlung von Gießformhälften, § die unter Verwendung von Wasserglas-Formstoffen sowie _Von Formstoffe, die Bindemittel enthalten, deren Polymerisation oder Härtung unter thermischer Einwirkung eines er-

wärmten Gases stattfindet, hergestellt werden.

Die Vorrichtungen zur Verfestigung und Trocknung von Gießformhälften beruhen auf dem konvektiven Wärmeaustausch, |

welcher durch die Umspülung der Gießformhälften durch einen erwärmten, bei der Verbrennung eines (festen, flüssigen oder gasförmigen) Brennstoffes gebildeten Gasstrom geschieht. Diese Vorrichtungen können verschiedener Aueführung sein, und zwar Hauben-, Kammer- und Kammer-Durchiaufvorrichtungen, und dienen entweder _zur Oberflächenverfestigung und Trocknung der Wirkflächen von Gießformhälften (Hauben- und Durchlauf trockner), oder für eine tiefere oder sogar durch- I

gehende Trocknung von Gießformhälften (Kammervorrichtungen). Bekannt sind in der Industrie Haubenvorrichtungen, die ein metallisches Gehäuse (eine Haube) mit einem

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darin eingebauten Brenner darstellen. Mit dieser Haube wird die Wirkflache einer Gießformhälfte geschlossen. Nachher zündet man den Brenner an und führt eine Trocknung

der Gießformhälfte durch einen Strom dsr sich bei der Verbrennung eines Brennstoffes entwickelnden Gase mit einer Temperatur von 550 bis 500° C durch. Die Temperaturregelung erfolgt mit der Luft. Die Trocknungszeit beim Trocknen der Gießformhalften riohtet sich nach der Art des Formstoffes und den an die Gießform gestellten verfahrenstechnischen Forderungen und beläuft sich auf 20 bis 80 min, wobei die verfestigte und getrocknete Schichtdicke zwischen 10 und JO mm liegt. Derartige Vorrichtungen dienen nur für die Oberflächenvortrccknung _von Gießforrahälften mit geringen Maßen (1,2 χ 1,2 m), die für nicht hochbeanspruchte Gußstüoke einfacher Gestalt gefertig werden. Die Verbrermun&eprodukte des Brennstoffes entweichen aus der Haube, gelangen in den Arbeitsraum einer Halle oder eines Produktionsabschnittes und verschlechtern damit die sanitärhygienischen Arbeitsbedingungen. Daher £?_etzt der Einsatz von llaubenvorricütungen zur Verfestigung und Troctcnung von Gießfoxmhälften eine gut funktionierende Frisch-und Unterdruoklüftung an der Stelle, wo diese Vorriciitungen betrieben werden, voraus. Der Wirkungsgrad der Vorrichtungen beträgt ca. 15 bia 20 %.

Zur Sicherung einer tieferen, in manchen Fällen "durchgehenden" verfestigten und trockenen Schicht einer Gießforinhälfte (mit einer Dicke der verfestigten Schicht von ca. 1ΌΟ mm und darüber) werden bekannte Kammertrockner verwendet.

Die Kaminsrtrockeneinrichtungen stellen sine Kammer dar, die mit dicht scnließenden Türen versehen ist, innen mit einem Feuerfeststoff (z.B. feuerfestem Schamottestein) ausgekleidet ist und einen ausfahrbaren Wagen oder eine ausfahrbare Bühne für das Aufsetzen der Gießformhälfte besitzt. Die Kammer weist eine öffnung auf, die mit einem Fucns verbunden ist, der an ein Rohr für den Abzug von Abgasen, aus dem Arbeitsraum der Trockeneinrichtung angeschlossen ist. Außen sind im Unterteil der Kammer Erenner bzw. Feuerungen zur Verbrennung eines Brennst of-

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fea montiert, die mit dem Innenraum der Trockeneinriohtung mittels besonderer Hitzekanäle verbunden sind· Diese Kanäle dienen für die Zuführung der heiiien Verbrennungsprodukte des Brennstoffes zum Innenraum der Trockeneinrichtung. An der Außenseite der Kammer befindet sich ein Lüfter zur Erzeugung einer Gasumwälzung oder eines -Umlaufes innerhalb der Kammer. Dieser Lüfter steht mit dem Arbeitsraum ^?der Trockeneinrichtung in Verbindung. Innen sind an den fänden der Kammer Rohre mit .Bohrungen befestigt, die an "den Lüfter zur Erzeugung der Gasumwälzung wuer J:r ~^Mmlaufes angeschlossen sind. Die Temperatur innerhalb des Arbeitsraumes der Trockeneinrichtung hängt von den verfahrenst ecxinischen Forderungen, die an die Gieiifοχαάί"·!^.^ ■gestellt werden, ab und schwankt zwischen 100 und 50O⁰C* Auf den ausfahrbaren Wagen oder die Bühne der Trockeneinrichtung können je nach den Abmessungen und den technologischen Anforderun_beii gleicnzeitig mehrere Gießformhälften aufgesetzt werden, Zur Intensivierung der Trocknung und der VerfestiKung von Gießformhalften werden in die Troekeneinrichtungen Umwälzungs- bzw. Umlaufssysteme für die Verbrennungsprodukte des Brennstoffes eingebaut. Verbrauchte Verbrennungsprodukte des Brennstoffes mit einer nach wie vor hohen Temperatur (2^0 bis 350° C) werden mit Hilfe eines Lüfters dem Abzugsfuchs entnommen und dem Troekenraum wieder zugeführt«. Zur Erzeugung einer gezielten Gasströmung (Gasumwälzung) werden dia Verbrennungsprodukte des Brennstoffes mit einer Temperatur von 550 bis 4UO⁰C mittels eines Lüfters im oberen Teil der Kammer entnommen und über die Rohre mit Bohrungen auf die Oberfläche de χ Gießforiahälfteu geleitet» Die Umwälzung bzw* der Umlauf der Verbrennungsprodukte des Brennstoffes ermöglicht es, die Geschwindigkeit der Gasströmung zu erhöhen und den Verfestigungsvorgang beim Verfestigen von Gieiif or mhälf ten zu intensivieren, was zu einer Brannstoffeinsparung führt.

Die Trocknungs- und Verfestigangszeit für die Gieiifonnhälften beträgt bei diesen Vorrichtungen von 3 bis 24 h und richtet sich nach den verwendeten Formstoffen und den an die .Virkflächen der GieJiformhälften gestellten Forderungen. Die Maße der zu crocknenden G ießf ormhalf ten sind

unterschiedlich und achwanken zwischen 0,7 x 0,7 πι und J x 5 (5 ι 5) m. Aufgrund einer ungleionmaßigen Strömung |, des warmen Gasstromes an der Oberfläche der Gießform- t hälften werden uie unten liegenden Abschnitte der Gieß- .1 ■ fcrmhälften und die üingußkanäle weniger tief verfe- '' st igt und getrocknet als die offenen oder vorspringenden ,/ Abschnitte. So werden bei einer Gesamttiefe der " offenen Oberflächen der Gießrormhälften bis 100 mm die unten liegenden Abscnnitte in einer Tiefe von lediglich 40 bis 50 mm verfestigt. Dies hängt damit zusammen, daß an diesen Stellen der Gießformhalften tote Gaszonen ent- « stehen, die mit V/asser dämpf en gesättigt sind, welche das Eindringen des Gasstromes zu diesen Stellen verhindern. Bei der Trocknung der Gießformhälften in diesen Trockeneinrichtungen wird eine große Wärmeenergiemenge für die Erwärmung des Feuerfeststoffes (der Auskleidung) verbraucht, aus welchem der Arbeitsraum der Trockeneinrichtung hergestellt ist. Hinzu kommt, daß eine große Wärmeenergiemenge .durch die abgehenden Abgase ausgetraben und für die .Erwärmung der technologischen Ausrüstung aufgewendet wird. Der Wirkungsgrad dieser Trockeneinrientungen übersteigt nur selten 15 %· Die Ka-iimertrockeneinrichtungen lassen sich in automatische Fließstraßen infolge der langwierigen Trocknung und Periodizität nicht einfügen. Nach der Trocknung hat die Oberfläche der Gießformhälfte eine hohe Temperatur (von ca. 200 bis 250° C), so daß eine lange Zeit von 5 bis 10 h für die Abkühlung erforderlich ist.

Um die Wärmetrocknung von Gießformhälften in Formenfließstraßen vornehmen zu können, bedient man sich Durchlauftrockeneinrichtungen. Im Gegensatz zu den Kammertrockeneinrichtungen sind Brenner bei den Durchlauftrockeneinrichtungen oberhalb der Durchlaufkammer oder an deren Seiten angeordnet. Innerhalb der Durchlaufkammer befinden sich Rollgänge oder Wagen, auf welche Gießformhälften aufgebracht werden. Die Durcnlaufkämmer weist mehrere Trocknungszonen wie Wärmzone, Temperaturstabilisierungszone und eine Zone für Kreielaufwärmeaustausch und -kühlung auf. Die

Beschickung dieser Trockeneinrichtungen mit Gieesformhälften erfolgt an der einen Seite der Kammer und der Austrag der getrockneten Giessformhälften an der anderen Seite. Der entladene Wagen gelangt über eine besondere Übergabevorrichtung dann wieder zur Beschickungsstelle. Die Aufenthaltszeit einer Giessformhälfte innerhalb der Kammer beläuft sich auf 2,5 bis 6 Stunden. Die Temperatur schwankt Je nach der Zone zwischen 250 und 400⁰G. Die Durchlauftrockeneinrichtungen nehmen beträchtliche Produktionsflachen ein und setzen starke Fundamente voraus. Da '"' ,'· „die Oberfläche der Giessformhälften durch die konvektive L 'J. „_{, ; Gasströmung lediglich an den offenen Seiten umspült wird, \ .·',,''. - "befinden sich die unten liegenden Abschnitte, insbesondere ':- ' das Anschnitt-Giesssystem in der toten, mit Wasserdämpfen -, gesättigten Gaszone, wodurch die Tiefe der verfestigten

Schicht abnimmt. Infolge einer relativ kurzen Zeit des Auf-■ · enthaltes der Giessformhälften in der genannten Einrichtung • beträgt die verfestigte (trockene) Schicht der Giessformhälften an den offenen Oberflächen 60 bis 80 mm und den "' 20 unten liegenden Oberflächen 15 bis 35 mm. Eine so un-V gleichmässi^e Verfestigung der Oberfläche der Giessformhälften tritt des öfteren als Ursache für das Durchdrücken der unteren Abschnitte der Giessforrahälften durch das Metall beim Giessen, den Bruch der Oberfläche der Giessformhälften und die Entstehung verschiedenartiger Fehler auf. Der Wirkungsgrad der Durchlauftrockeneinrichtungen beträgt ca.10%, da eine grosse Wärmeenergiemenge durch die Abgase über das Abzugsrohr ausgetragen und für die Erwärmung der technologischen Ausrüstung und die Zustellung der Kammer verbraucht wird. Diese Einrichtungen können darüber hinaus als intermittierend arbeitende Einrichtungen eingesetzt werden.

Weiter bekannt sind ein Verfahren zur Verfestigung und Trocknung von Giessformhälften und zwei Vorrichtungen zu dessen Durchführung. Das Verfahren besteht darin, dass in einer Giessformhälfte eine gezielte Gasströmung durch die Erzeujsung eines Druckgefälles zwischen dem oberen und dem unteren Teil der Giessformhälfte gebildet wird.

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Die erste Vorrichtung zur Durchführung dissea Verfahrens stellt eine Reihe von Rohren mit Bohrungen dar, die für die Erzeugung eines Druckgefälles zwischen dem oberen und dem unteren Teil der Gießformhälfte dienen und an Rippenzellen des als Gestell der Gießformhälfte dienenden Formkastens angesonweißt sind. Die Rohre sind an eine Einrichtung (Vakuumpumpe, Lüfter, Luftgebläse od. dgl.) zur Urzeugung eines Unterdruckes angeschlossen. An die Wirkfläche der Gießformhälfte (den oberen Teil) wird ein erwärmtes Gas geleitet, das man zwangsläufig mittels der Rohre und der Sinricntung zur Erzeugung '-*'' eines Unterdruckes durch den Werkstoff der Gieß- !., formhälfte strömen läßt. Die Verwendung einer solchen Ein- * richtung setzt den Bau einer besonderen Ausrüstung (z.B.

der Formkasten) νoraus und ist beim Betreiben problematisch. Darüber hinaus /der Durchgang des Gasstromes durch den Werkstoff der Gießformhälfte einen Zonenoharaicter, der in der Anordnungszone der Rohre mit Bohrungen, welche ihre Bohrungen an der Unterseite der Gießformhälfte aufweisen, i ausgebildet wird»

Die zweite Vorrichtung zur Durchführung des erwähnten Verfahrens besorgt das Fördern eines erwärmten Gasstromes an die Oberfläche der Gießformhälfte und stellt ein metallisches Gehäuse (eine Haube) dar, das mit Brennern ver- : sehen und mit der iVirkfläche der Gießformhälfte mit Hilfe besonderer Klemmen oder einer Andrückvorrichtung starr verbunden ist. Durch die Erzeugung eines Überdruckes unter der Haube strömen die erwärmten Gase durch den Werkstoff der Gießformhälfte und verfestigen und trocknen ihn. Die

JO Verwendung dieser Vorrichtung benötigt eine Frisch- und Absauglüftung zur Entfernung der durch die Gießformhälfte strömenden Gase, eine besondere Ausrüstung (Formkasten), die Entwicklung und den Bau von unter diesen Bedingungen einsetzbaren Brennern (in einer Zone mit Überdruck)

'35 u^d besondere Andrückvorrichtungen. Die Zeit der Trocknung und der Verfestigung von Gießformhälften beträgt bei der Inanspruchnanme der beiden Vorriontungstypen 25 bis 160 min. Der Wirkungsgrad beläuft ^ioh auf etwa 35 bis 45 % bsi si-

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ner mittleren Tiefe der verfestigten Schient von 70 bis SO mm. Diese Vorrichtungen eignensioh für die Verfestigung und die Trocknung von Gießformhälften mit Abmessungen bis 2 χ 2 m. Für jede Typengröße der Gießformhälfte ist eine Einzelvorriohtung erforderlich.

Bekannt ist eine Vorrichtung für die Verfestigung und Trocknung von GieJiformhälften, die unter Verwendung von Wasserglasformstoffen hergestellt sind. Bei dieser Vorrichtung wird die Gießformhälfte mit ihren Unterteil auf eine metallische Kammer (Unterdruckkammer) aufgebracht, die eine ° ^un^[ufweist und mittels liohre an eine Einrichtung zur' Erzeugung eines Druckunterschiedes (eine —Vakuumpumpe, einen Lüfter, ein Luftgebläse od.dgl.) angeschlossen ist. Die Unterdruckkammer verfügt über eine an deren Umfang angeordnete Dichtung zur hermetischen Abdichtung der Stoßstelle zwischen dem Unterteil der Gießforiahälfte und der Kammer. Auf die Wirkfläche der Gieß-.formhälfte wird Alkohol (oder eine brennbare Farbe) gegos-'-Jsen und angezündet, wobei die COp enthaltenden Verbrennung eprodukte (Gase) durcü die Gießformhälfte unter Zuhilfenahme der Einrichtung zur Erzeugung eines Druck-'Unterschiedes zwangsläufig durchgelassen werden. Infolge 'der Wechselwirkung zwiscnen CO₂ und Wasserglas (als Be-' „standteil des iformstoffes) läuft der Verfestigungeprozeß „bei gleichzeitiger Trocknung der Wirkflache der Gieß- - -ftormhälfte ab. Für die Verfestigung und Trocknung der gewünschten technologisch bedingten Schicht muß eine beachtliche Alkoholmenfc,e (mehr als 2 1 für eine Gießformhaälfte mit einer Abmessung von 0,7 χ 0,7 x 0,4 m bei einer Verkleidungsschicht von etwa 70 mm) verbraucht werden. Der Verfest igungsvorgan« dauert etwa 20 bis 4ü min bei einer mittleren Tiefe der verfestigten Schicht von 20 mm. Der Pro ^zeß ist äußerst unstabil, da ununter br ocnen darauf geachtet werden muß , daß das Brennen des Alkohols nicht aufhört.

, Hinzu kommt, daß dieser Prozeß sich nicht automati

sieren läßt. Die Brauchbarkeit und die Anwendung des Verfahrens in der Industrie beschränken sicn auf Wasserglasformstoffe.

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Desweiteren ist eine Vorrichtung bekannt,

die für die Verfestigung und Trocknung von aus verschiedenen Formstoffen gefertigten Gießformhälften vorgesehen ist.

Diese Vorrichtung umfaßt einen als Gerippe ausgestalteten Träger, auf welchem eine innen mit einem Feuerfestmaterial ausgekleidete Kammer montiert 1st. Die Kammer verfügt über ein Heizelement sowie über eine Einrichtung zur Ausbildung einer durcn die G ie iif or inhalf te gerichteten Gasströmung, die sich an der Aussenseixe der Kammer befindet und mit der Kammer entweder direkt oder über einen Booster mit einem Ventil verbunden ist. Im Unterteil der Kammer ist ein Tisch (bzw. ein ausfahrbarer Wagen) angeordnet, auf aen eine Gießformhälfte aufgebracht wird.

Durch die in der Kammer auf dem Tiscii befindliche Gießformhälfte wird mit Hilfe der Einrichtung zur Erzeugung einer gezielten Gasströmung ein Gasstrom gerichtet. Die Trocknung der in der Ka-^mer untergebrachten Gießformhälften vollzieht sich durch Umspülung der Oberflächen mit

einem bis auf 400° C erwärmten Gasstrom sowie durch die Bildung eines gericnteten Gasstromes innerhalb der Kammer. Hierbei kann ein gericnteter Gasstrom in der Kammer vor der Trocknung, während der Trocknung oder nach Erhitzung der Gießformhälften gebildet werden. Als Heizelemente kommen dabei entweder Infrarotstraulungsbifenüer öder übliche Gasbrenner (Injektor- oder zweiflutige Brenner) oder elektrische Vorwärmer zum Einsatz. Während der Ausbildung einer gericnteten Gasströmung und der Erwärmung der Gießformhälften werden sich dabei entwickelnde Wasserdämpfe mit Hilfe der Einrichtung zur Erzeugung des gerichteten Gasstromes entfernt. Der Booster mit Ventil dient _zur Abscheidung einer Staubfraktion, in manchen Fällen auch der Wasserdämpfe aus dem Gasstrom.

Bei der Bildung eines geriohteten Gasstromes in der Kammer wird ein hoher Anteil der Wärmeenergie zusammen mit den Aogasen ausgetragen und für die Erwärmung der feuerfesten Auskleidung des Arbeitsraumes der Kammer und der te ennologischen Ausrüstung (der Formkasten, der Be-

s oh iokungs wagen und des Tisches) verbraucht, woduroh sich der Trocknungsvorgang verlängert. Die Gießformhälften haben nach deren Trocknung eine erhöhte Temperatur und können daher in dem weiteren technologischen ProzeßYonne

Abkühlung benutzt werden. Darüber hinaus entstenen

bei der Erzeugung eines gerichteten Gasstromes innerhalb einer solchen großdimensionierten Kammer beachtliche Energieverluste. Die Trocknungszeit beim Trocknen der Gieß- -formhälften beläuft sich auf 40 bis 120 min. Diese Trocken- %0 einricntung hat eine intermittierende Wirkungsweise und läßt sicn praktisch in automatische Fließstraßen nicht einbauen. Der Wirkungsgrad der Einrichtung liegt nicht über 20 bis 25 %.

Zweck der Erfindung ist die Behebung der genannten Nachteile.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Behandlung von Gießformhälften mit geänderten verfahrenstechnischen Bearbeitungsdaten und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung mit solchen konstruktiven Veränderungen der Kammer zu schaffen, die eine wesentliche Verkürzung der Behand3Jjin^szeit für die Gießformhälften, eine Keduzierung des Brennst offVerbrauches und gleichzeitige Schaffung vun Bedingungen für eine Vollautomatisierung des Prozesses ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch die Entwicklung eines Verfahrens zur Behandlung von Gießformhälften gelöst, bei welcnem für die Verfestigung und Trocknung jeder Gießformhälfte eine gezielte Gasströmung durch die Erzeugung

der Erfindung der Druckunterschied in einem Bereich von 0,01 bis 1 at aufreent erhalten wird, und der zur Trocknung dienende Gasstrom auf eine Temperatur von 80 bis 700° C vorgewärmt wird.

Weiter wird diese Aufgabe durch die Sohaffung einer Vorrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens gelöst, die eine Kammer mit einem Heizelement und einer Einrichtung zur Erzeugung eines gericnteten.Gasstromes um-

eines Druckunterschisdes zwischen der oberen Wirkflache der M

Gießformhälfte und deren unterer Fläche ausgebildet wird, ψ

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faßt, bei welcher erfindungsgemäß die Kammer aus luftdicht miteinander verbundenen Teilen zusammengesetzt ist, von welchen der obere Teil eine Druckkammer bildet, über das erwähnte Heizelement verfügt und auf dem mittleren Teil aufliegt, der direkt durch die Gießformhälfte gebildet und auf dem Aufnähmetisch des unteren Teiles der Kammer aufgestellt ist, der eine Unterdruckkammer bildet und eine Bohrung für die Verbindung mit der Einrichtung zur Erzeugung des gericnteten Gasstromes aufweist, wobei der Aufnähmetisch eine öffnung für den Durchlauf des Gasstromes hat.

Durch die Ausbildung einer gerichteten Gasströmung durch die Gießformhälfte dank einem Druckunterschied zwischen der oberen Wirkfläche und der unteren Fläche der Gießformhälfte in einem Bereich von 0,(Jl bis 1 at wird eine Einsparung an Brexinstoff erzielt, da der beim Verbrennen des Brennstoffes in der Heizeinrichtung entstande-

Idirekt

ne Gasstroml ulu/üJT die Poren des Werkstoffes der Gießformhälfte fließt. Dieser Strom wird lediglich für die

Erwärmung des Formstoffes und den Entzug der Feuchtigkeit aus den Tonwasser schicht) aufgewendet, die beispielsweise die Sandgrundmasse des Formst offes bedecken. Außerdem wird dank dem Druckunterschied und der entsprechenden Temperatur die Bearbeitungszeit für die Bearbeitung von Gießformhälften beachtlich verkürzt. Das wird dadurch erreicht, daß der gerichtete Gasstrom durch die Poren des Werkstoffes der Gießformhälfte fließt und deren mit einem wasserhaltigen Bindemittel beschichtete Sandgrundmasse umspült. Der Gasstrom wirkt mit dem Bindemittel zusammen, erhitzt

jSQ es, und dessen Feuchte verdampft. Die Wasserdämpfe werden durch den Gasstrom mitgerissen und den unten liegenden Schichten der Gießformhälfte zugeführt. Als Folge hiervon sinkt die Temperatur des Gasstromes ab, und die darin enthaltenen Wasserdampfe werden teilweise kondensiert und teilweise durch den Gasstrom aus der Gieüformhälfte ausgetragen. Bei der Kondensation der Wasserdämpfe in den unten liegenden Schichten steigt die Temperatur an, so daß die Durchwärmung uer unten liegenden Lagen der Gießformhälfte bescaleunigt wird. Je nach der Fortpflanzung

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der Verdampfungszone in die Tiefe der Gießfozmhälfte wiederholen sich die Vorgänge, in welchen das Wasser verdampft, dessen Dämpfe durcn den Gasstrom mitgerissen werden und deren teilweiser Austrag und teilweise Kondansation in den unten liegenden Lagen stattfinden. Hierbei läuft ununterbrochen der Prozeß der Erwärmung immeir tieferer Lagen der Gießformhälfte ab. Da der Gasstrom seine gesamte Wärme nur an den Werkstoff der Gießformhälfte abgibt, läuft der Prozeß mit einer hohen Geschwindigkeit ab. ' 10 Hinzu kommt, daß bei der gezielten Gasströmung umx-^h ¹Ie Gießformhälfte sicn die Oberfläche des Warme- und St off-., austausches um etwa das lOOfache (im Vergleich zu den bisher bekannten Verfahren) erhöht.

Einen großen Einfluß auf die Verfestigung, Trocknung 15 und Aukühlung der Gießformhälften in der gezielten Gas-

stromuritj übt die Laufgeschwindigkeit des Gasstromes duroh s den Formst off aus. Diese Geschwindigkeit hängt von dem

Druckgefälle zwischen der oberen Wirkfläche und der unte-Jen Fläche der GießfOEmhälfte ab« Die Laufgeschwindigkeit des Gasstromes muß optimal sein und eins größtmögliche Wecnselwirkung zwischen dem Gasstrom und dem Werkstoff der Gießformhälfte sicherstellen. Deshalb ist die Geschwindigkeit des Gasstromes bei einem Druckgefälle von unter

nur] . : 0,01 at zu . , klein, der Gasstrom beeinflußt fimwesentlioh

die Verfestigung, die Trocknung und die Abkühlung der !■■·■■ Gießformhälfte, bei denen eine thermische Einwirkuuig des

Gasstromes auf die oberen Schichten der GießformhsLlfte feststellbar ist; die unteren Schichten werden hierbei äußerst langsam erhitzt. Ähnlicn läuft der J£ühl-

Vorgang ab. Daher kommt der Verfestigungs-, Trocknungs- - und Kühlung;= ν or gang bei einem Druckunterschied von unter 0,01 at zeitmäßig der üblichen konvektiven Trocknung nahe.

Die Erzeugung eines Druckgefälles von über 1 at ist aus . zwei Gründen unzweckmäßig, erstens sind

für die Erzeugung eines solchen Druckunterschiedes beträchtliche iinergieverlut-te erforderlich, die dorcn den

anwacnsenuen Widerstand des Werkstoffes gegen den Durchgang des Gasstromes bedingt sind, weil dia Werkstoffporen nur eine bestimmte Gasmenge durchzulassen vermögen.

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Hinzu kommt, daß leistungsfähige Absaug- oder Druckvorrichtungen, die eine beachtliche Elektroenergiemenge νβϊ?-
brauohen, einzusetzen sind, was offensicntlioh nicht vor- |

teilhaft ist. Zweitens ist die Entwässerung des Werkst offes duroh den bestimmten Zustand und die Verteilungsart
des Wassers im Werkstoff bedingt. Bei einer schnellen Bewegung des Gasstromes in den unteren Schichten der Gießformhälften entstehen Zonen maximaler Wassersättigung,
die ein Abblättern und eine Entfeatl^ung des J?ormstoffes an diesen Stellen veranlassen können.

Bei einem Druckgefälle von 0,01 bis 1 at werden jedoch

Gleichförmigkeit und gewünschte verfahrenstech- Ά.Ε ·?^ -_f

niscne Tiefe der verfestigten, getrockneten und gekühlten -ß%' '-% -~l· Schicht der Wirkfläche der Gleliformhälfte erreioht, weil | "^:ri^iT-

der Gasstrom gleichmäßig über die ganze Wirkfläche geriohtet <-% ~" _: ■ist und gleicii gut duroh die vertieften und die offenen J. i ·

Absohnitte der Gießformhälfte fließt. Die zu verfestigen- ' |, de Oberfläche wird geformt, indem das Profil der Gießform- ' | hälfte wiederholt wird. ^x §

Dieses Verfahren ist universell, weil es beliebi- «gj

ge, aus beliebigen Formstoffen hergestellte Gießformiiälf- ,^:'| ten zu verfestigen, zu trocknen und zu kühlen gestattet, "| ₍

da verdichtete Formstoffe beliebiger Art Bindemittel enthalt - f " ten, die beim Durchgang des Gasstromes durch die Poren des
iOrmstoffes verfestigt werden. Dieses Verfahren läßt sich f

leicht automatisieren, weil die Erzeugung eines gerichteten k Gasstromes einen steuerbaren Vorgang darstellt, der der f.

automatischen und Fließfertigung in Gießereien angepaßt f

werden kann. Aus· . L

Dank der vollständigen (nutzung der gesamten Wärme- §

energie des gerichteten Gasstromes, der lediglich durch die | Poren des Werkstoffes der Gießformhälfte fließt, erhöht f

sich der Wirkungsgrad des Verfahrens auf ca. 70 bis 80 %. I

Hierbei werden Verluste für die iürwärmung der technolo- |

gischen Ausrüstung, der feuerfesten Auskleidung und der f

anderan Ausstattung völlig vermieden. Die gesamte Gasstromenergie wird lediglich für die Verfestigung, Trocknung und Abkühlung der Gießforiuhälften aufgewendet und
durch die Abgase nicht ausgetragen.

Die Vorwärmung des Gasstromes auf eine Temperatur von 80 bis 70O⁰C ermöglicht neben der Verfestigung der Wirkflächen der Giessformhälften die Trocknung fieren Oberflächen, so dass diese intensiv entwässert werden, die Trocknungszeit vorküret und der Brennstoffverbrauch rediziert wird. Die Wechselwirkung zwischen dem erwärmten durch die Giessformhälfte fliessenden Gasstrom und dem Bindemittel des Formstoffes bewirkt dessen intensivere Ent- ~ Wässerung, so dass zu einer besseren Verfestigung der ge- . j| samten Wirkfläche der Giessformhälfte beigetragen wird.

'{"■ >, Hinzu kommt, dass beim Pliessen des Gasstromes durch die ij*"~ -^ sin©7

}-,'"' -""senkrechten Wände der Giessformhälften /Verfestigung ί ' ν ' "doppelter Art eintritt, weil erst einmal die Verfestigung ! .durch den Durchgang des Gasstromes durch den Formstoff und dann durch die konvektive Bewegung des Gasstromes an den ^' senkrechten Wänden der Giessformhälfte bedingt ist. Ausser- I dem sind Bindemittel enthalten, deren Härtung mit der ther- \ '. mischen Einwirkung des erwärmten Gasstromes zusam- * , * menhängt, was ebenfalls als eine günstige Einflussgrösse

-20 der Temperatur fungiert. Eine Erwärmung des Gasstromes auf ■■';' eine Temperatur von unter 80⁰C ist nicht sinnvoll, weil hierbei der Effekt der thermischen Einwirkung des Gasstromes auf den Werkstoff der Giessformhälfte völlig verschwindet. Der warme Gasstrom wird bei dieser Temperatur in den oberen Schichten der Giessformhälfte gänzlich gekühlt und bewirkt keine Verfestigung der unteren Schichten. Eine Erwärmung des Gasstromes auf eine Temperatur von über TOO⁰C ist ebenfalls nicht günstig, weil eine übermässige Erhitzung der oberen Schichten der Giessformhälfte ein Ab- ;30 brennen und eine Entfestigung dea Bindemittels verursachen kann, was eine Verschlechterung der Oberflächenbeschaffenheit der Giessformhälften und einen Ausschuss von Gussstücken nach sich zieht*

Es ist hierbei sinnvoll, für die Trocknung der Giessformhälften die Verbrennungprodukte eines beliebigen Brennstoffes ale Gas für den Gasstrom zu benutzen.

Dies gestattet es, auf elektrische Vorwärmer für den Gasstrom zu verzichten, billigere Brennstoffsorten zu verwenden und Energiereserven einzusparen. Hinzu kommt, dass

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die für das Verbrennen eines (beispielsweise gasförmigen) Brennstoffes dienenden Vorrichtungen in der Fertigung einfaoh sind und eine Temperaturregelung in weiten Bereichen ermöglichen, wobei sich der Prozeß problemlos automatisieren läßt.

Eb ist vorteilhaft für dia Verfestigung der Gießformhälften, Kohlendioxid mit einer Konzentration von 0,5 bis 20 % als Gas für den Gasstrom zu verwenden.

Dies ist wesentlich, um z. Bo Gießformhälften verfestigen und trocknen zu können, die aus Wasserglas-Formstoffen gefertigt sind, so daß der ßinsatzbereich des gekannten Verfahrens erweitert und die Verfestigung sowie die Trocknung der Gießformhälften beschleunigt werden. In

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den Verbrennungsprodukt en des Brennstoffes und dann im Gas-'^ strom sind 11,5 % CO₂ enthalten, wodurch sich neue Ein- ,-'satzmöglicnkeiten für das genannte Verfahren bieten. Der erwärmte Gasstrom mit einem Gehalt an CO₂ begünstigt bei seinem Durchgang durcn Wasserglas-Formstoff eine doppelte Verfestigung, und zwar die oberen Schichten der V/irkfläche der Gießformhälfte werden durch die Wärmeenergie des Gasstromes verfestigt und getrocknet, während die unteren Schichten infolge der chemischen Reaktion zwischen CO₂ und dem in dem Formstoff enthaltenen Wasserglas nach "der Formel

Na₂O. mSiO₂ + CO₂ —*■ JmSiO₂ + Na₂CO₅ verfestigt werden.

Hinzu kommt, daß CO₂ bei seiner Bewegung durch die Poren des Formstoffes intensiver mit dem Bindemittel zusammenwIr 14 als wenn es die Oberfläche der GießforiahalfrefCwo dessen Beeinflussung praktisch völlig fehlt). Bei einer Senkung der Konzentration von CO₂ auf unter 0,5 % geht der Effekt der chemischen Wechselwirkung zwischen Gasstrom und Bindemittel der Wasserglas-Formstoffe zurück, weil dessen im Gas enthaltene Menge offensichtlich nicht ausreicht, um eine st&bile Verfestigung des Formstoffes zu bewirken, Eine Erhöhung der C0₂~Konzentration des Gasstromes über 20 % (in manchen Fällen durch dessen künstliche Eingabe in den Gasstrom) ist ebenfalls nicht zweokmäßig, weil bei hohen Geschwindigkeiten des Ablaufes des Prozesses der Form-

stoff mit Erbonaten übersättigt wird, die die Fastigkeitswerte des iTormetoffes beeinträchtigen« Insbesondere kommt das in einer &a einer durch den warmen Gasstrom getrockneten Schicht unliegenden Schicht zur Geltung. Hierbei ist mit einem Abblättern zu reohnen.

Ea ist zweckmäßig, zwecks einer besseren ieatig-

k3it jede Gießformiiälfte zusätzlich abzukühlen, indem dafür in aer Gießformhälfte eine gericntete Gasströmung bei einem Druckgefälle von 0,01 bis 1 at zwischen der oberen Wirkfläche und der unteren Fläche ausgebildet wird.

Dies ermöglicht, innerhalb einer optimal kurzen Zeit ,""·._ ^r - /die Wirkflache der Gießformhalfte auf eina gewünscirfce

j "J^- " I technologische Temperatur von 30 bis 40 C abzukühlen, '! I₁ ' damit sie bei weiteren technologischen Operationen verwen- -J 15 -det werden kann.

Die Geschwindigkeit des abkühlenden Gasstronea bei dessen Bewegung durch die Gießformhälfte, die durch, den

Druckunterschied zwischen deren Oberflächen vorbest inimt ! · ^ wird, soll optimal sein* Daher ist ein Druckunterschied von unter 0,01 at unzweckmäßig, weil die Abkühlung der Wirkfläche der Gießformhälfte unwesentlich sein wird* Bin Druckunterschied von über 1 at benötigt einen größeren Energieverbrauch, wobei eine intensive Eindringung der Feuchte in das Innere der Gießformhälfte ein Abblättern der oberen verfestigten Kruste der .i/irkfläche der Gießformhälfte verursachen kann, was unzulässig ist.

-.,." Ea empfiehlt sich bei der. Abkühlung der Gieß-

formhalften Luft als Gas für den Gasstrom zu benutzen.

Dies gestattet es, Gießformhälften mit auf 30

JO bis 40° C gekühlter Oberfläche zu erhalten, die sich für p weiteren Prozeß (das Zusammenlegen von Formen, deren Füllen mit dein Metall) sofort nach der Verfestigung; und !^Trocknung eignen. Außerdem ist die Luft das billigste gasförmige Produkt.

Es ist günstig, für die Verfestigung und die gleichzeitige Kühlung der Gießformhälfte Kohlendioxid mit einer Konzentration von mindestens 50 % als Gas für den Gasstrom zu verwenden.

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Das ermöglicht, die Tiefe der verfeat igten Oberfläche von aus Waeserglas-Formstoffen hergestellten Gießformhälften zu vergrößern und gleichzeitig diese Oberfläche auf eine für die weitere Produktion notwendige technologisch bedingte Temperatur (30 bis 40° C) abzukühlen. Darüber hinaus gestattetfVWT die Verfestigung und die Kühlung der Gießformhälften direkt in automatisch arbeitenden iOrmsnfließstraßen vorzunehmen.

üomit bietet sich bei der Anwendung dieses Verfahrens zur Behandlung von G ießf crmhälft en die Möglichkeit für eine Verkürzung der Behandlurigszeit bei der Behandlung der Gießformhälften, eine Reduzierung des Brenn-; st off verbrauche s und die Schaffung von Bedingungen für eine Vollautomat isation der Bearbeitung der Gießformhälften, die auy verschiedenen formstoffen hergestellt sind.

Überdies ist dabei die Möglichkeit gegeben, Gleichförmigkeit und erforderliohe technologisch bedingte Tiefe der verfestigten, getrockneten und gekühlten Schicht der Wirkfläche der Giaßformhälften bei gleichzeitiger Erhöhung des Wirkungsgrades des Verfahrens bis auf 70 bis 80 % zu erreichen, wodurch sich die Arbeitsproduktivität und der Ausstoß an Gußstücken steigern läßt.

Die Erzeugung eines durch die Gießformhälfte gerichteten Gasstromes und die Verwirklichung der verfahrenstechnischen Paramqt^r. entsprechend dem vorstehend erwähnten Verfahren sindNeiner Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens möglich» welche eine Kammer mit einem

Heizelement und einer Einrichtung zur Erzeugung_Tteines

/einer^Vexyer

richteten Gasstromes umfaßt, und bei welcher gemäßTdef Erfindung die Kammer aus luftdicht miteinander verbundenen Teilen zusammengesetzt ist, von denen der obere Teil eine Druckkammer bildet, über das erwähnte Heizelement verfügt und auf dem mittleren Teil aufliegt, der direkt durch die Gießformhälfte gebildet ist und sich auf dem Aufnahmetisch des unteren Teiles der Kammer befindet, der eine Unterdruckkammer bildet und eine ßonrung für die Verbindung mit der Einrichtung zur Erzeugung eines gerichteten Gasstromes aufweist, wobei der Aufnähmetiscn eine Öffnung für den Duroh-

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- 20 -

lauf des Gasstromes hat. „

Diese konstruktive Auslegung der Vorrichtung erraög-

licht, den gesamten Gasstrom duroh die Gießformhälfte

und? zu leiten, den Brennstoffverbrauch zu vermindern rale Verfestigungs-, Trooknungs- und Kühlungszeit zu verkürzen, da der bei der Verbrennung des Brennstoffes in der Heizeinricntung entstehende Gasstrom an die Oberfläche der Gießformhälfte gelangt und durch den Werkstoff, aus dem sie gefertigt ist, fließt. Im vorliegenden Fall sind '4-0 Wärmeenergieverluste des Gasstromes infolge einer

Erwärmung der Auskleidung des oberen Kammerteiles und der tecunologischen Ausstattung praktisch ausgeschlossen.

Durch die Verhinderung von Wärmeenergie verlust gerichteten Gasstromes wird der Wirkungsgrad der Vorrichtung bis auf 70 bis 80 % erhöht, weil der gesamte Gasstrom lediglich durch die Poren des Werkstoffes der Gießformhälfte fließt und für die Erhitzung der Ausstattung und der anderen Ausrüstung nicht aufgewendet wird. | Die Große von eventuellen Verlusten beträgt etwa 20 bis

25 7° und ist auf die ßrnitzung des oberen Kammerteiles |

zurückzuführen.

Durch die Anordnung des oberen Kammerteiles auf der als mittlerer Kammerbau dienenden Gießformhälfte und des mitteleren Teiles auf dem Aufnähmetisoh der unteren Kammer werden · gleichmäßiger Durchiauf des Gasstromes durch die Gießformhälfte sowie gewünschte teohnulogiscn. bedingte

Tiefe der verfestigten, getrockneten und gekühlten Schloht der Wirkflache der Gießformhälfte sichergestellt. Dank der hermetischen Abdichtung zwischen dem oberen Kammerteil und der Wirkfläche der Gießformhälfte werden Druckverluste des Gasstromes im Oberteil der Kammer verhindert und ein gleichmäßiger Druck an der ganzen Oberfläche der Gießformhälfte erzeugt

Die Anwendung fgeriohteten Gasstromes mit ver-■ achledenen verfahrenstechnischen Besonderheiten Cerwärmter Strom, COg-haltiger Strom, Luftstrom) ermögicht es,mit

dieser Vorrichtung verschiedene Formstoffe zu verfestigen, zu trocknen und zu kühlen, da die Anordnung der Ka.nmerteile dieser Vorrichtung eine komplexe Beeinflussung

- 21 der Gießformhälfte zuläßt.

Diese Vorrichtung ist universell, d.h. sie eignet

sich zur Verfestigung, Trocknung und Abkühlung von aus verschiedenen Format offen hergestellten Gießforinhälften.

Das ist dadurch möglioh, das verdiohtete Formstoffe beliebiger Art Bindemittel enthalten, uie infolge des Durchganges des Gasstromes durch die Poren des Formstoffea verfestigt werden. Hierbei werden wäßrige Bindemittel enthaltende Formstoff β durch die thermische Einwirkung des Gas-

stromes oder chemische Wecnselwirkung (zwischen beispielsweise Wasserglas des Formstoffes und dsm. Kohlendioxid des Gasstromes ) verfestigt und getrocknet. Kein Wasser enthaltende Bindemittel (z.B. Firnis, öle od.dä'l.) werden durch Polymerisation verfestigt, die infolge

der thermiscnen Einwirkung des Gasstromes bei dessen Durchgang durch die Poren des formst off es innerhalb der Gießformhälfte stattfindet.

Die Vorrichtung kann problemlos automatisiert und mechanis last werden, weil der obere und der untere Kammerteil senkreoht verstellbar und der mittlere Kauunerteil, d.h. die Formhälfte horizontal verschiebbar angeordnet sein können.

Es igt vorteilhaft, die Druckkammer hin- und herbewegbar relativ zur Senkrechtachse anzuordnen. Überdies ist

²^ es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung mit einem

Verstellwerk zum Verstellen der Gießformhälfte relativ zur Horizontalaoh.se versehen ist, welches in unmittelbarer Nahe der Gießformhälfte angeordnet ist. üs empfiehlt sich fernerhin, daß die Unterdruckkammer hin- und herbewegbar relativ zu der Senkrechtachse angeordnet ist. Desweiteren ist es wünschenswert, daß die Unterdruckkammer auf einem Verstellwerk zu deren Verstellen relativ zur Horizont alachse aufgestellt ist.

' Diese konstruktiven Lösungen dienen dazu, die

Möglichkeit^ für die Automat isation der Verfestigung, Trocknung und Kühlung der Gießforrahälften sowie für den Einbau dieser Vorrichtung in Formenfließstraßen oder das Betreiber?, als üinz6la_ogregat zu verbessern.

- 22 -

Für eine hermetischen Abdichtung sämtlicher Kammertei-Ip untereinander ist die Vorrichtung mit Dichtungen

ausgestattet.

Dies ermöglicht, den gesamten Gasstrom unmittelbar durch den Werkstoff der Gießforinhälfte zu leiten, Energie-Verluste für die Erwärmung der Ausstattung zu vermeiden und die Trocknung, Verfestigung und Kühlung der Gießformhalften k\x bescnleunigen. Darüber hinaus tragen die über dem gesamten Umfang der Gießformhälfte vorhandenen Dichtungen :|P .izum Ausgleich von Druckunterschieden zaic-:has ^? τ oberen Wirkfläche und der unteren Fläche der Gießformhälfte bei, was für einen gleichmäßigen Durchgang des Gasstromes durch die gesamte Dicke des Werkstoffes wesentlich let* lfis ist empfehlenswert, auf dem Aufnahmetisch eine Feststellvorrichtung zum Feststellen . der Gießformhälfte aufzustellen.

Ks ist dabei vorteilhaft, wenn die Feststellvorrichtung zum Feststellen der Gießformhalfte auf dem Aufnahmetisch Anschläge darstellt, die an zwei untereinander vertun,- rzo Seiten des Aufnahme t is ehe s angebracht sind. v*^«=

Dank dieser konstruktiven Ausführung kann die Gießformhälfte relativ zum oberen und unteren KaimuerteLl sicher arretiert, den Wärme- bzw. Kühlener^ieverlusten dea Gasstromes begegnet und dieser völlig durch den porösen V/ericstoff der Gioßformhälfte geleitet werden. Außerdem ist hierbei die Möglichkeit t>egebeä, mit dieser Verrichtung Gießformhälften verschiedener Dimensionen zu trocknen, zu verfestigen und abzukühlen.

ϋε 1st zweckmäßig, dio bohrung dea AufnähmetIsehes in unmittelbarer Nähe der Anschläge der Feststellvorrichtung zum Feststellen der Gießformhälfte herzustellen.

Dies ermöglicht, mit ein und derselben Vorrichtung unterschiedlich dimensionierte Giaßformhalften, die auf : Formmascninen gleicher Tragfähigkeit hergestellt worden sind, zu trocknen und zu verfestigen. In diesem Fall sollte die Bohrung sich unterhalb des unteren Teiles einer beliebig dimensionierten Gießformhälfte befinden, wodurch sloh die Vorrichtung bei Einzel- und Kleinserienfertigung weitgehend verwenden läßt.

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Es empfiehlt aich, Innerhalb der Druckkammer gegexiü- üem. Heizelement einstellbare Prallbleche für den Gas= strom anzubringen.

Das ist wesentlich, damit bei der Verfestigung, Trocknung und Kühlung von Gießf ormhälfte^ unterschiedlicher Maße auf ein und derselben Vorrichtung der gesamte Gasstrom, der sich vom Heizelement her bewegt, an die tVirkflache der Gießformhälfte geleitet werden kann. Dadurch vermeidet man Wärmeenergieverluste des Gasstromes und beschleunigt den Trocknungsvorgang, weil der aich in der Horizontal- bzw. Vertikalebene bewegende Gasstrom innerhalb des oberen Kammerteiles durch das Hindernis (das Erallblech), das mit seinem Unterteil auf der Gießf ormhälfte aufliegt, zurückgeworfen und an die V'irkfläche der Gießforiühdlfte geleitet wird.

üoinit ermöglicht diese konstruktive Auslegung der

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vorliegenden Vorriohtun£,/r den ürennytoff ν erbrauch zu verringern, ^di-^e Verfestigungs-, Trocknungs- und Abkühlungszeit für die Gießformhälften zu verkürzen, eine gleichförmige und verfahrenstechnisch erforderliche Tiefe der verfestigten, getrockneten und gekühlten Schient der Wirkfläche sicherzustellen und Vielseitigkeit sowie Automati-

sation der Verfestigung, Trocknung und Kühlung von aus verschiedenen iormstoffen hergestellten Gieüformhälften unter gleicnzeitiger Erhöhung des Wirkungsgrades der Vorrichtung auf ?O bis ÜO % au erreionen, .und daö uie Arbeitsproduktivität und den Ausstoß von Gußstücken zu steigern.

Für die Erläuterung der Erfindung sind nacnstehend Ausführungsbeispiele der Vorrichtung mit Hinweis auf die beigelegten Zeichnungen gegeben, indiesen zeigt

Fig. 1 die Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie H=II der Fig. 1,

Fig. ^ eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. J.

Beispiel 1

Die erfindungs^emaße Vorrichtung stellt eine Kammer dar, die aus drei luftdichtste inander verbundenen Teilen

also einem oberen, als Druckkammer I dienenden Tell (Fig.l), einem mittleren durch eine Gießformhälfte 2 gebildeten Teil und einem unteren als Unterdruckkammer 3 dienenden Teil zusammengesetzt ist. Die Druckkammer 1 ist als eine steife Metallkonstruktion ausgebildet, in deren Unterteil eine Dichtung !/-(Fig. 2) für die hermetische Abdichtung der ütoßstelle mit der Gießformhälfte 2 vorge^enen ist.

Als Dichtung 4 ist hierbei ein Asbestseil verwendet. Die Dichtung 4 kann jedoch aus einem beliebigen feuerfesten Material hergestellt werden. Außerdem kann alsDichtungsmittel

ein metallisches Messer oder eine andere Konstruktion, die >_ ' hermetisch abzuschllessen vermag, verwendet werden.

Die Abmessungen der Druckkammer 1 ricnten sich nach '''. denen der Gießformhälfte 2. Die Höhe der Druckkammer 1 muß ,15 den höchsten Teil der Gießformhälfte 2 um 100 bis 150 mm übertreffen.

Der mittlere Teil der Kammer d.h. die Gießformhälfte 2 . befindet sich auf dem Aufnähmetiech 5 der Unterdruckkammer ■ 3. Für die hermetisohe Abdichtung der Stoßstelle zwischen /. Gießformhälfte 2 und Aufnahmetisch 5 der Unterdruckkammer ^; 3 ist eine Dichtung 6 vorgesehen. Als Dichtung 6 dient ein Gummiseil. Stattdessen kann

aber auch ein weicher Plattengumml oder ein anderer Werk-' storf, der sich für die hermetische Abdichtung der Stoßstelle eignet, eingesetzt werden.

Die Unterdruckkammer 3 stellt eine steife Metallkonstruktion dar, die auf lufx and gasdichten Abschluß geprüft worden ist. Am' oberen Teil der Unterdruckkammer 3 ist der metallische Aufnahmetisch 5 angeschweißt. Für die ge-₅ kaue Anordnung der Gießformhälfte 2 auf dem Aufnahmetisch 5 der Unterdruckkammer 3 ist eine Feststellvorrichtung 7 (2ig.l) zum Feststellen der Gießformhälfte 2 vorgesehen. Im vorliegenden Beispiel stellt die Fesjbg^ellvorrichtung 7 einen Anschlag dar, der an der Stirn£JeV Tisches '5 (ffi-g· 2) angebracht 1st. Dieser Anschlag kann aber auoh an einer anderen beliebigen Stelle angeordnet werden. Der Aufnahmetisch 5 weist eine öffnung S für den Durchlauf des Gasstromes zur Unterdruckkammer 3 hin, die ihrerseits über eine Bohrung 9 an eine iiinricntung 10 zur Urzeugung eines gerichteten Gasstromes CFIg.1) angeschlossen ist.

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- 25 -

Innernalb der Druckkammer 1 1st ein Heizelement 11 vorgesehen, das einen zwoIfIutIgen Schnellbrenner darstellt. Als Heizelement 11 kann Jedooh eine aus 2 bis '} Brennern bestehende Anordnung odor eine andere beliebige Heizeinrichtung Verwendung finden.

Die Druckkammer 1 kann eine Hin- und Herbewegung relativ zur Senkrechtachse ausführen. Sie kann aber auoh

ortsfest ausgeführt sein. Das Heben, das Senken und der Andruok der Druckkammer 1 an die Gießformhälfte 2 vollziehen sich dank einer an einer Stütze 13 befestigten Einrichtung 12 (FiK. 2). Die letztere stellt einen Druckluft zylinder dar. Es kann aber auch eine andere. -'/ - -n exnert
'•\2_ "für /ähnlichen Bestimmungszweok passende Konstruktion 7- verwendet werden. Die Stütze 13 ist aus metallischem.

Walzgut hergestellt und auf einem Fundament aufgestellt. !,;-' Für eine stoßfreies Verlagerung der Druckkammer 1 ist ein System von in Nuten 15 der Stütze I3 laufenden Rollen ,- : 14 verwendet. Für die Beobachtung der Heizelemente 11

während des'Betriebes weist die Wruckkammer l (Fig.l) eine öffnung 16 auf, die mit Quarzglas verglast 1st. Für '-' ' die Zuführung des Kohlendioxides zur Druckkammer 1 ist el-' ;- ne öffnung I? (Fig. 2) vorgesehen, in welche ein Rohr 18 • einmündet.

, ''-J Die Unterdruckkammer 3 ist nin- und herbewegbar rela-

'"'25 *iv zur Senkrechtaohae ausgeführt· Sie kann aber auoh '"' ortsfest ausgebildet werden. Die Unterdruckkammer 3 wird

mittels Einrichtungen 19 gehoben und gesenkt, die Druckluftzylinder darstellen. Es kann jedoch auch eine andere, für /-ähnlichen Bestimmungszweok dienende Konstruktion verwendet werden. Die Unterdruckkammer 3 besitzt ein Rohr 20 (Fig.l), das mit der Bohrung 9 (Fig. 2) verbunden 1st und für den Anschluß an die .Einrichtung 10 (Fig.l) zur Br-,,·> zeugung des gericnteten Gasstromes dient.

''"' Die Gießformhalf te 2 ist relativ zur Horizont al achse

•i · 55 der Vorrichtung verschiebbar gelagert.

Für die Verschiebung der Gießformhälfte 2 bedient man sich einer Einrichtung 21, die einen Antriebsrollgang darstellt. Es kann auch eine andere» für einen

ähnlichen Bestimmungszweck dienende Konstruktion verwen-

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- 26 -

in unmittelbarer Nähe der Gleßformhälfte angeordnet werden. Die Stillegung der Gieüf ormMlfte 2 in der Arbeitsstellung» also unter der Druckkammer 1 und ü/ber der Unterdruckkammer 5i geschieht mit einem Mahnettjeber 22· Im vorliegenden Beispiel erfolgt die Beb.and.lung von Gießforinhalften in ein und derselben Vorrichtung. I>iese Buhandlung kann aber auch in zwei, drei und mehr ähnlichen, nacheinander oder parallel zueinander aufgestellten Vorrichtungen durchgeführt werden. Beispiel 2

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen - "^Vorrichtung zur Behandlung von verschieden dimensionierten ,' '¹IGIeBformhälften.

■^ ""' In konstruktiver Hinsicnt ist die Vorrichtung in ahn-'

^licher Weise ausgeführt, wie es.- im Beispiel 1 beschrieben V ist.

Jedoch sind hier gewisse konstruktive Besonderheiten zu verzeichnen.

In der Druckkammer 1 sind gegenüber dem Heizelement ^fil (Fig. 4) Nuten 2J vorgesehen, in welchen einstellbare .,-Prallbleche 24 für den Gasstrom untergebracht sind . Die Prallbleche 24 sind Γ-förmig ausgebildet und aus einem hitaebeständigen Stahl angefertigt. Die Höhenverstellung -* der Prallbleche 24 erfol&t durch Druckluft zylinder 25· Anstatt der Druckluft zylinder 25 können aucn andere Einbricht ungen zur Verstellung der Prallbleche 24 eingesetzt werden·

Die Fe st st euv or richtung 7 zum Feststellen der Gießformhälfte 2 stellt im vorliegenden Beispiel Anschläge dar., JO die an zwei, miteinander verbindenden Seiten des Aufnahmetisches 5 (Fig. 3) angebracht sind.

Die Öffnung 8 (Fig. 4) für den Austritt des Gasstromes in die Unterdruckkammer ρ ist im Aufnahmetisch 5 hergestellt und in unmittelbarer Nuhe der Anschläge der Fest-Stellvorrichtung 7 angeordnet.

Für eine bessere Handhabung der gesamten Vorrichtung wird die Unterdruckkammer 5 auf einem Verstellwerk: 26 für deren Verstellen relativ zur Horizontalachse aufgebracht. Im vorliegenden Fall stellt das Verstellwerk 26 einen Wagen

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dar, der auf Schienen 27 fahrbar 1st.

Die Vorrichtung hat folgende Wirkungsweise.

Zunächst wird innerhalb der Druckkammer 1 mit Hilfe des Heizelementes 11 die verfahrenstechnisch erforderliche Temperatur des Gasstromes erreicnt, die dann in einem Bereich von äO bis 700° C aufrechterhalten wird. Bei dem Infrage kommenden Beispiel wird eine Temperatur von 600⁰C erzeugt, sie kann aber in Anpassung an den zu bearbeitende Formstoff geändert werden.

Als Gas für den Gasstrom können Verbrennungsprodukte eines beliebigen Brennstoffes zum Einsatz kommen, in welchen Kohlendioxid in einer Menge von 0,5 bis 20 % enthalten ist.

Im beschriebenen Beispiel beträgt der Gehalt der Verbrennungsprodukte eines gasförmigen Brennstoffes an Kohlendioxid ö %.

Anschließend wird die Gießformhälfte 2 mittels der Einrichtung 21 zum Verstellen der Gießformhälfte 2 in die unterhalb der Druckkammer 1 befindliche Arbeitsstellung gebracht. Die Gießformhälfte 2 wird in der Arbeltsstellung mittels des Gebers 22 fixiert. Darm erfolgt eine Anpressung der Druckkammer 1 mit Hilfe der Einrichtung 12 sowie die Anpressung der Unterdruckkammer 3 mittels der Einrichtungen 19 an die Gießformhälfte 2. Dieser Vorgang kann entweder gleichzeitig, oder niont gleichzeitig ablaufen. Durch die FestSteilvorrichtung 7 zum Feststellen der Gießformhälfte 2 wird die letztere auf dem Aufnahmetisch 5 der Unterdruckkammer 5 genau angeordnet. Nach Abschluß der Anordnung der Gießformhälfte 2 in der Arbeitsstellung und der hermetischen Abdichtung sämtlicner drei Teile der Kammer des Vorrichtung mittels der Dichtungen 4, 6 wird die Einrichtung 10 zur Erzeugung des durch die Gießformhälfte 2 gerichteten Gasstromes betätigt. Beim geschilderten Beispiel wird ein Druckunterschied zwischen der oberen und der unteren Teile der Gießformhälfte 2 gleicn 0,06 at eingehalten, so daß in der Gießformhälfte 2 eine gerichtete Gasströmung erzeugt wird. Der gerichtete Gasstrom, dessen Temperatur über der Oberfläche der Gießforaihälfte etwa 600⁰C beträgt und der durch den Werkstoff der Gießformhälfte (den

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Formatoff) fließt, erhitzt Ihn, trocknet und entfernt aus dem Formstoff das Wasser, welches duroh den Gasstrom mitgerissen und teilweise aus der Gießformhälfte ausgetragen und teilweise in den unteren Lagen der Gießfornihälfte 2 kondensiert wird. Das das Wasser enthaltende Abgas wird außerhalb der Gießformhälfte 2 und dann über die öffnung β und die Bohrung 9 sowie das Kohr 20 mittels der Einrichtung 10 zur Erzeugung des Gasstromes außerhalb des !Produktionsabsohnittes der Werkhalle abgeleitet. jji_e Höhe :£o des Druckgefälles kann in Abhängigkeit von dem zu bearbeitenden Formstoff geändert werden. Nach Beendigung der Versfestigung und Trocknung wird das Heizelement 11 abgestellt und durch die Gießf urmhälfte 2 Luft für die Abkühlung der Wirkfläche der Gießformhälfte geleitet.

ßie Verfestigung, die Trocknung und die Abkühlung der Gießformhälfte 2 geschehen auf ein und derselben Vorriohtung. Dieser Prozeß kann aber auch in zwei, drei und mehr ähnlichen, nacheinander oder para'ilelzueinander aufgestellten Vorrichtungen ablaufen.

Sollten entsprechend den Produktionsgegebenheiten aus Wasserglas-Formstoffen hergestellte Gleßformhälften verfestigt, getrocknet und abgekühlt werden, kann nach Abschluß der Trocknung durch das Hohr 18 und die öffnung Iy Kohlendioxid mit einer Konzentration von mindestens 50 % der Druckkammer 1 zugeführt werden. Das Kohlendioxid sor«t für die Festigkeit der unten liegenden Lagen der Gießformhälfte 2 und kühlt parallel dazu die oberen Lagen der Gießformhälfte 2 ab.

Die Verfestigung, Trocknung und Abkühlung von verschieden dimensionierten Gießformhälften führt man auf der Vorrichtung laut Beispiel 2 (Fig. 3^ in derselben Reihenfolge wie in der Vorrichtung laut Beispiel 1 (Fig.l) durch. Die Besonderheit hierbei zeigt sicii darin, daß die Gießformhälfte 2 auf den Aufnahmetieoh 5 der Unterdruckkammer 3» die sich auf dem Wagen 26 befindet, aufgesetzt und auf Schienen 27 In die Arbeitsstellung, also unter die Druckkammer 1 gefaüren wird. Wenn entsprechend den Betriebsverhältnissen die Gießformhälfte

2 kleinere Abmessungen hat als die der Druckkammer 1 und Unterdruckkammer 3, wird die Gießformhälfte 2 dicht an der PestStellvorrichtung 7 angeordnet. Nach der Anordnung der Gießformhälfte 2 In der Arbeitsstellung (unter der Druckkammer 1) wird das Heizelement 11 sowie die Einrichtung zur firzeugung des gerichteten Gasstromes eingeschaltet. Sobald nun in der Druckkammer 1 die technologisch erforderliche Temperatur 600° C erreioht ist, läßt man die Druckkammer 1 mit Hilfe der Einrichtung 12 bis an die Höhenlage der Wirkfläche der Gießformhälfte 2 absinken.

Für das Absperren und die Lenkung des Gasstromes vom Heizelement 11 an die Oberfläche der Gießformhälfte 2 wird über die Nute/22 das Prallblech 24 mittels der Einrichtung 25 gesenkt.

Der auf 600° C erwärmte Gasstrom fließt durch die Gießformhälfte dank einem Druckgöfälle von 0,06 at zwischen der oberen Wirkfläche und der unteren Fläche der Gießformhälfte 2, erhitzt den Werkstoff der Gleßformhälfte ,(den Formstoff), verfesti«t und trocknet ihn aus. Das aue dem Formstoff entzogene Wasser wird durch den Gasstrom mitgerissen, teilweise außerhalb der Gießformhälfte 2 abgeführt und teilweise in deren unteren Schichten kondensiert. Das außerhalb der Gießformhälfte 2 abgeleitete Wasser wird dann durch die Öffnung S, die Bohrung 9 und das Sohr 20 mit Hilfe der Einriontung 10 zur Erzeugung des gerichteten Gasstromes aus der Werkhalle abgeführt. Nach der T:xöcknung und Verfestigung der Gießformhälfte 2 wird durch /ein Luftstrom geleitet, der die Wirkfläche aer Gießformhälfte 2 abkühlt. Sollen entsprechend den Produktionsverhältnissen nach der Trocknung die unten liegenden Schichten der Gießformhälfte 2 zusätzlich verfestigt und die oberen Schichten abgekühlt werden, wird durch das Rohr 10 und die Öffnung 17 der Druckkammer 1 Kohlendioxid mit einer Konzentration von mindestens 50 % zugeführt, das mit Hilfe der Einrichtung 10 zur Erzeugung des Gasstromes durch die Gießfcrmhälfte 2 geleitet wird.

Claims (1)

1. s^^

   PATENTANWALT DtatePftyri·■-!EWfOHARD LUYKEN

   Proizvodstvennoe Obiedinenle "Uralmash"

   Sverdlovsk / UdSSR

   P 88 686-M-61 25.05.1982

   1./Ho

   VERFAHREN ZUR BEARBEITUNG VON (HESSFORMHÄLFTEN UND VORRICHTUNG ZU DESSEN DURCHFÜHRUNG

   PATENTANSPRÜCHE

   1. Verfahren zur Bearbeitung von Gießformhälften, - bei welchem zur Verfestigung und Trocknung jeder Gießformhälfte (2) eine gezielte Gasströmung durch die

   % ,·' Erzeugung eines Druckunterschiedes zwischen der oberen

   Wirkfläche und der unteren Fläche ausgebildet wird, d äduroh gekennzeichnet, daß der Druck-'' ' IO unterschied in einem Bereich von 0,01 bis 1 at aufrechterhalten wird und daß die zur Trocknung dienende ■- '. Gasströmung auf eine. Temperatur von 80 bis 700° C vorigewärmt wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Trocknung der Gießformhälften (2) die Verbrennungsprodukte eines beliebigen Brennstoffes als Gas für die Gasströmung yerwendet werden'! y < 5. Verfahren nacn Anspruch 1, dadurch ge-

   , - " kennzeichnet, daß für die Verfestigung der

   ■Gießformhälften (2) Kohlendioxid mit einer Konzentration von 0,5 bis 20 /* als Gas für die Gasströmung benutzt wird.

   4. Verfahren nach Ansprucn !,dadurch ge- «cennze ichnet, daß zur Erhöhung der Festigkeit jeoe Gießformhalfte (2) zusätzlich abgekühlt wird,

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   indem darin eine gezielte Gasströmung unter einem Druckunterschied zwischen der oberen Wirkfläohe und der unteren Fläche von G,Ol bis 1 at ausgebildet wird.

   5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Luft als Gas für die Gasströmung verwendet wird.

   6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Verfestigung und die gleichzeitige Abkühlung ^eder Gießformhälfte (2) Kohlendioxid mit einer Konzentration von mindestens 50 % als Gas für die Gasströmung verwendet wird.

   ά 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer Kammer mit einem Heizelement (11) und einer Einrichtung zur Erzeugung einer gezielten Gasströmung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer aus luftdicht miteinander verbundenen Teilen zusammengesetzt ist, von welchen der obere IJEeil eine Druckkammer (1) bildet, über das erwähnte Heizelement (11) verfügt und auf dem mittleren Teil aufliegt, 'der direkt durcn die Gießformhälfte (2) gebildet und auf "einem Aufnähmet is cn (5) des unteren Teiles der Kammer aufgestellt ist, der eine Unterdruckkammer O) bildet und eine Bohrung (9) für die Verbindung mit der Einrichtung zur Erzeugung der gezielten Gasströmung aufweist, wobei der Aufnahmetisch (5) eine öffnung (8) für den Durchlauf der Gasströmung hat.

   8. Vorrichtung naoh Anspruch 7» dadurch, g ekennze iohnet, daß die Druckkammer (1) eine Hin- - und Herbewegung relativ zur Senkrecht achse ausführen kann.

   9. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch, gakennze ichnet, daß sie über ein in unmittelbarer Nähe der Gießformhälfte (2) angeordnetes Verstellwerk (21) zur Verstellung der Gießformhälfte (2) relativ zur Horizontalachse verfügt.

   10. Vorrichtung naoh Anspruch 7,daduroii gekennzeichnet, daß die Unterdruckkammer (3) eine Hin- und Herbewegung relativ zur Senkrechtachse ausführen kann.

   11. Vorrichtung nach Anspruoh 7» dadurch g.ek'ennze ichnet, daß die Unterdruckkammer (3) auf einem Verstellwerk (26) zu deren Verstellung relativ zur Horizontalachse aufgestellt 1st.

   12. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennze lohnet, daß für die hermetische Abdichtung der Kammerteilfc Dichttangen (^» 6) verwendet sind.

   IJ. Vorrichtung nach Anspruch 7»dadurch gekennze ichnet, daß der Aufnahme t is cxi (5) eine Peststellvorriohtung (7) zum Feststellen der Gießformhälfte (2) aufweist.

   14. Vorrichtung nach Anspruch IJ,dadurch gekennzeichnet, daß die Feststellvorrichtung (7) zum Feststellen der Gießformhälfte (2) Anschläge darstellt, die an zwei verbundenen be it en des Aufnahmetisches C5) angeordnet sind.

   15. Vorricntung nach Anspruch 7»dadurch gekennze ichnet, daß die Öffnung (8) des Aufnahmetisches (5) in unmittelbares Nähe der Anschläge der Feststellvorrichtung (7) zum Feststellen der Gießformhälfte (2) angeordnet ist.

   16. Vorrichtung nach Anspruoh 7»dadurch gekennze ichnet, daß innerhalb der Druckkammer (1) gegenüber dem Heizelement (11) einstellbare Prallbleche (24) für die Gasströmung angeordnet sind.