DE3220662A1

DE3220662A1 - Verfahren zur automatischen regelung von giessereisandaufbereitungsanlagen

Info

Publication number: DE3220662A1
Application number: DE19823220662
Authority: DE
Inventors: Hubert Eirich; Paul Eirich; Walter 6969 Hardheim Eirich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-06-02
Filing date: 1982-06-02
Publication date: 1983-12-08
Also published as: IN158195B; ES8403342A1; EP0095657B1; US4569025A; AU1460083A; AU558626B2; DE3373877D1; JPS591047A; EP0095657A3; ES522901A0; JPH0428458B2; EP0095657A2

Description

Verfahren zur automatischen Regelung von Gießereisandaufbereitungsanlagen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Regelung von Gießereisandaufbereitungsanlagen, bei welchem die Feuchtigkeit und die Verdichtbarkeit des GieJ3ereisandes gemessen werden.

Tongebundener Gießereisand wird in der Regel nach seiner Benutzung/ d.h. nach dem Abgießen, wieder zu einer Aufbereitungsanlage zurückgeführt, wo dem Sand wieder, in ausreichender Menge Wasser, Bindemittel (z.B. Bentonit), Additive (z..B. Kohlenstaub, Stärke) und Neusand zugemischt werden.

Es wird hierbei angestrebt, die einzelnen Zusätze so zu proportionieren, daß der Gießereisand eine gleichmäßige Qualitat besitzt. Die Belastung des GieJiereisandes (beispielsweise die thermische Belastung, Sandverluste) schwankt jedoch in Abhängigkeit von dem jeweiligen Produktionsprogramm, so daß ständig Gießereialtsand mit schwankenden Eigenschaften bzw. unterschiedlichen Sandcharakteristiken zur Aufbereitungsanlage zurückgeführt wird. Das Ziel einer gut funktionierenden Aufbereitung besteht deshalb immer darin, die Schwankungen im Altsand zu erkennen und die Zusätze während des Mischprozesses entsprechend differenziert zuzugeben.

Es ist schon bekannt, vor dem Mischen oder in dem Mischgerät die Feuchtigkeit des Gießereisandes zu messen, vorzugsweise bei gleichzeitiger Ermittlung der Temperatur. Es ist ebenfalls ein kombiniertes Meßsystem bekannt/ bei dem auf kapazitiver Basis die Feuchte und die Dichte des Sandes zu Beginn der Mischzeit in der Mischvorrichtung gemessen werden. Zwar kann man mit diesen beiden vorgenannten Systemen eine frühzeitige Messung erreichen, d.h. schon vor dem Mischen oder zumindest zu Beginn der Mischzeit, so daß während der Mischzeit noch auf verhältnismäßig einfache Weise eine Korrektur des Feuchtigkeitsgehaltes des Sandes möglich ist.

Bei der erstgenannten reinen Feuchtigkeitsmessung ist es jedoch von Nachteil, daß hier' nur die Feuchtigkeit als einzige Variable gemessen wird, ohne daß die übrigen Schwankungen bzw. Variablen im Gießereialtsand berücksichtigt werden. Das zweitgenannte kombinierte Meßsystem berücksichtigt zwar neben der Feuchtigkeit des Sandes auch dessen Verdichtbarkeit bzw. Verformbarkeit, die wiederum mit dem Schüttgewicht zusammenhängen, mit Nachteil muß aber bei einer Änderung der Sandcharakteristik das Meßgerät nachjustiert werden. Es versteht sich, daß hierzu zeitaufwendige Maßnahmen erforderlich sind.

Ferner sind Systeme bekannt, bei denen die Verdichtbarkeit und/oder Verformbarkeit des Sandes während der Mischzeit durch Probenahme aus dem Mischgerät oder nach dem Mischen erfaßt werden. Man erhält bei dieser Meßmethode zwar Direktergebnisse der einen oder anderen für den Verarbeiter wichtigen Sandeigenschaft. Nachteilig ist es dabei aber, daß die Korrektur der Wasserzugabe während der Mischzeit diese verlängern muß₇ weil die Zugabe stufenweise erfolgt und die Zugabemenge vor jeder neuen Messung erst eingemischt werden muß.

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Allen bekannten Systemen und Verfahren haftet der Nachteil an, daß die Verdichtbarkeit des Sandes gegebenenfalls festgestellt werden kann, jedoch nicht die Ursachen, die zur Veränderung der Verdichtbarkeit führen, ermittelt werden.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens der eingangs genannten Art, mit welchem die_Ursachen für die Veränderung der Verdichtbarkeit ermittelt werdennund eine Umeichung unter Berücksichtigung dieser Ursachen möglieh ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für eine vorgegebene Sandcharakteristik ein Sollwert sowohl

-δ-Ι für die Verdichtbarkeit als auch für die Feuchtigkeit des Sandes vorgegeben wird, der Istwert der Verdichtbarkeit in einer ersten Stufe gemessen und durch Veränderung der Feuchtigkeit auf den Feuchtigkextssollwert geführt wird, sodann als Gegenprobe nochmals in einer zweiten Stufe der Istwert der Verdichtbarkeit gemessen wird und die Differenz zwischen der zuletzt ermittelten und der Soll-Verdichtbarkeit als Korrekturgröße zum Justieren einer Eichgerade der ersten Meßstufe für die erste Ist-Wertmessurig verwendet wird. Auf diese Weise erhält man Hinweise auf die Ursachen, welche zur Veränderung der gemessenen Verdichtbarkeit des Sandes führen, und man schafft einen automatischen Regelkreislauf auch für wechselnde Sandeigenschaften. Im Wesen erreicht man dies durch zwei einfache Meßstufen, wobei eine gegebenenfalls festgestellte Meßdifferenz als Korrekturfaktor für die Justierung der ersten Meßstufe verwendet wird. Auf diese Weise erfolgt eine selbsttätige Anpassung des Meßvorganges an Verschiebungen in der Sandzusammensetzung .

Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn die erste Meßstufe zu Beginn des Mischvorganges-und die zweite Meßstufe gegen Ende des Mischvorganges liegt. In der Zwischenzeit kann der Feuchtigkeitsgehalt des gerade gemessenen und sich in der Behandlung befindenden Gießereisandes verändert werden.

Die Praxis zeigt, daß nach dieser Veränderung der Feuchtigkeit des Sandes auf den Feuchtigkeitssollwert der letzte Feuchtigkeitsistwert spätestens ab der zweiten oder dritten Messung mit dem erfindurigsgemäßen Verfahren in der Nähe des Sollwertes liegt. In aller Regel erfolgt daher das Justieren der an sich bekannten Eichgeraden • in der ersten Meßstufe zu Beginn des Betriebes in den ersten Chargen. Theoretisch wird aber eine etwa festgestellte Differenz tatsächlich erst für die nächste Charge wirksam, weil

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eben die zweite Meßstufe gegen Ende des Mischvorganges liegt; eine Maßnahme, die sich in der Praxis aber durchaus bewährt hat» da die Veränderung der Sandzusamnensetzung in der Regel nicht schlagartig erfolgt, sondern als Tendenz rechtzeitig erkannt werden kann. Bei vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Verschiebung der Eichgeraden in der ersten Meßstufe innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches zugelassen. Unter der Meßgeraden wird die in etwa geradlinige Abhängigkeit der Verdichtbarkeit vom Wassergehalt des Gießereisandes bei jeweiliger Sandcharakteristik, vorzugsweise Schlämmstoff gehalt, verstanden. Diese Elchgerade kann sich je nach der Sandcharakteristik verschieben. Gibt man nun diesen Toleranzbereich vor, dann benutzt man erfindungsgemäß die ermittelte Differenz bei Überschreitung dieser Toleranzgrenze dazu, einzelne weitere Mischungskomponenten vor dem Mischer anders zu dosieren bzw. deren eingestellte Dosierung zu korrigieren, damit die Sandzusammensetzung bzw. seine Charakteristik wiederum an den gewünschten Sollwert herangeführt oder zumindest in den Toleranzbereich wieder hineingebracht wird.

Zweckmäßig ist es, wenn erfindungsgemäß der Toleranzbereich der Verschiebung der Eichgeraden durch den Schlämmstoffgehalt des Sandes bestimmt ist. Dieses ist eine physikalisch an sich bekannte Tatsache, bedeutet aber im Zusammenhang mit der Erfindung eine Wertung für die Korrekturmaßnahmen. Mit anderen Worten.hat man festgestellt, daß gerade der Schlämmstoffgehalt des Sandes ein besonders wichtiger Parameter ist, und wenn man diesen automatisch korrigieren kann, hat man die gewünschten Ziele schon weitgehend erreicht.

Wie vorstehend schon kurz erwähnt, kann es erfindungsgemäß besonders vorteilhaft sein, wenn bei tiberschreiten des Toleranzbereiches eine Meßgröße an Dosierrechner für Neusand-, Additivzugabe usw. abgegeben wird. Zwar wird der vorgegebe-■ ne Toleranzbereich bei einer in Funktion befindlichen Anlage in der Regel als Erfahrungswert mit vernünftiger Größe angesetzt und vorgegeben, so daß im allgemeinen ein über-

schreiten dieses Bereiches nicht vorkommt, in Ausnahmefällen und bei außergewöhnlichen Belastungen des Gießereisandes kann jedoch eine entsprechende Dosierkorrektur notwendig werden, welche durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen in der vorstehend beschriebenen Weise automatisch regelbar möglich ist.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Be-Schreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:

Figur' 1 ein schematisches Diagramm des an sich bekannten Zusammenhanges zwischen der Verdichtbarkeit von Gießereisand und seinem Feuchtigkeitsgehalt, bei verschiedenen Schlämmstoffgehalten, Figur 2 schematisch eine Eichgerade mit einem Istwert und einem Sollwert,

Figur 3 die gleiche Darstellung wie bei Figur 2, wobei jedoch der Toleranzbereich und die Berücksichtigung der Verschiebung der Eichgeraden dargestellt sind, und

Figur 4 schematisch eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung.

Die Verformbarkeit des Sandes hängt direkt mit dem Schüttgewicht (in kg/1) ode.r mit der Verdichtbarkeit (in %) zusammen und ist für den Gießereifachmann eine sehr wichtige Größe. In Figur 1 ist als schematisches Beispiel die Abhängigkeit der Verdichtbarkeit in % vom Feuchtigkeitsgehalt in %-Wasser dargestellt. Es ergibt sich beispielsweise eine Eichgerade I für einen Schlämmstoffgehalt von 8 %, eine Eichgerade II für einen Schlämmstoffgehalt von 10 % und eine Eichgerade III für einen Schlämmstoffgehalt von 12 %. Man erkennt, wie sich die Gerade mit Veränderung des Schlämmstoffgehaltes verschiebt. Mit anderen Worten sind beispielsweise mit steigendem Schlämmstoffgehalt zunehmende Wasserge-• halte notwendig. Weitere Feststellungen aus der Theorie, daß diese Kurven um so steiler liegen, je geringer der Schlämmstoffgehalt des Sandes ist, brauchen hier nicht be-

-β-ι rücksichtigt zu werden, weil sie zum Verständnis der Erfindung nicht erforderlich sind. ' · ■

In Figur 2 ist zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Maßnahmen eine der Eichkurven in einem qualitativ gleichen Diagramm herausgegriffen. Der Punkt Z zeigt den gewünschten Sollwert auf der Eichgeraden, dem die Verdichtbarkeit C als Sollwert und der Feuchtigkeitsgehalt Z¹ in %-Wasser entspricht. Wird nun in der ersten Meßstufe I bei Beginn der Messung auf der Eichgeraden der Istwert Y festgestellt, so gehört zu diesem der Istwert A der Verdichtbarkeit und der Istwert Y¹ des Feuchtigkeitsgehaltes.

Gemäß Figur 4 wird nun von der Meßstufe der Verdichtbarkeit über Leitung 2 ein Meßsignal an den Dosierrechner •gegeben, welcher die in der Feuchtekorrektur anhand des Diagramms gemäß Figur 2 oder 3 ermittelte, erforderliche Korrekturwassermenge ars~Differenzbetrag zwischen der Größe Z¹ - Y¹ beinhaltet. Wird diese Menge Korrekturwasser hinzugefügt, so hat man theoretisch den Istwert Z auf der Eichgerade als Sollwert ereicht.

Infolge der unterschiedlichen Sandbelastung liegen die tatsächlichen Gegebenheiten aber nicht derart vereinfacht und günstig vor. Als wesentlichste Veränderung der Sandcharakteristik ist der Schlämmstoffgehalt herausgegriffen, welcher eine Verschiebung der Eichgeraden I gemäß Figur 3 beispielsweise zur Eichgeraden II bedingt.

In Figur 3 ist anhand des gleichen schematischen Diagrammes die Korrekturmaßnahme gemäß der Erfindung veranschaulicht. Der Sollwert Z auf der Eichgeraden I wird vorgegeben. Wenn nun in der ersten Meßstufe auf der im Rechner eingegebenen Eichgeraden I der Istwert Y gemessen wird, so entspricht diesem eine Verdichtbarkeit A und ein Feuchtigkeitsgehalt • Y'. Der Rechner nimmt die Eichgerade I als die richtige an und ermittelt als Korrekturwassermenge den Betrag zwischen der Größe Z¹ und Y¹. Nach Zugabe dieser Wassermenge

— ΟΙ wird das Mischgut weiter verarbeitet, so daß das Wasser in dem Gießereisand schließlich eingearbeitet ist. Am Ende des Mischvorganges oder nach Verlassen des Mischgerätes wird in dem gemischten Sand in einer zweiten Meßstufe eine Gegenprobe durchgeführt. Liegt nun bei dieser Gegenprobe,d.h. in der zweiten Meßstufe.II. der ermittelte Wert ebenfalls bei Z, so handelt es sich tatsächlich um die richtige Eichgerade, denn es braucht nun eine Korrektur nicht vorgenommen zu werden. Weicht jedoch der tatsächlich gemessene Wert X vqn dem Wert Z ab, so kann davon ausgegangen werden, daß sich der Schlämmstoffgehalt des Sandes z.B. von der Eichgerade I zur Gerade II geändert und die Gerade sich damit um den Betrag d verschoben hat. Die auf diese Weise ermittelte Verschiebung d wird über Leitung 1 der Feuchtekorrektur übermittelt und kann dazu benutzt werden, die Eichgerade in demjenigen Meßgerät, welches die erste Meßstufe I durchführt, um diesen Betrag d zu verschieben.

Mit Vorteil ist es nach diesem Verfahren möglich, eine selbständige Regelung und Anpassung an Veränderungen der Sandzusammensetzung durchzuführen.

Im Beispiel der Figur 3 zeigt sich nämlich, daß nach Zugabe der Korrekturwassermenge Z¹ - Y¹ die Gegenprobe einen Wert X erbracht hat, welcher nicht etwa die gesuchte und gewollte Verdichtb'arkeit C als Sollwert sondern stattdessen die Größe B hat. Tatsächlich hat der Rechner bei der Meßstufe. I eine unrichtige Korrekturwassermenge ausgerechnet und über Leitung 2 mit der Feuchtekorrektur FK über den

Dosierrechner falsch ausgewertet·.
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Erst die Feststellung der Verschiebung d und das Umjustieren des Gerätes bei der Meßstufe I erlaubt die richtige Feststellung einer Korrekturwassermenge, so daß dann der letztlich gemessene Wert X mit dem Wert Z zusammenfällt. Dann erst ist der Sollwert der Verdichtbarkeit.gleich deren • Istwert.

Die untere parallele Eichgerade ist mit T . und die obere

-ιοί mit T bezeichnet. Es sind dies die vorgegebenen Toleranzgrenzen für den Schlämmstoffgehalt des Gießereisandes. Wird eine dieser Grenzen bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens überschritten, so erfolgt zwar eine Nach-Justierung der Eichgeraden bis zu dieser Grenze hin, gleichzeitig wird jedoch ein entsprechender Meßwert an die Dosieranlage gegeben, beispielsweise gemäß Leitung 1a für

Filterstaub— oder
den Dosierrechner Her/Neusanazugabe oder über Leitung 3 für den Dosierrechner für Bentonit und Kohlenstaubzugabe, gegebenenfalls aufgrund der Messung der Druckfestigkeit, wie noch erläutert wird. Dort können dann automatisch die Mengen an Neusand, Bindemittel oder Additiven erhöht oder entsprechend verringert werden.

Besonders vorteilhaft läßt sich die beschriebene Gegenprobe mit einem Meßgerät durchführen, welches neben der Verdichtbar auch die Druck- oder Scherfestigkeit des Sandes mißt. In Figur 4 ist über dem Förderer 6 ein solches Meßgerät für die Druckfestigkeit schematisch angedeutet. Der bei dieser Messung in der zweiten Stufe II gewonnene Wert kann beispielsweise über die Leitung 3 an die Dosieranlage übermittelt werden, so daß eine entsprechende Korrektur von Bentonit und Kohlenstoffen oder auch Additiven vorgenom-. men wird. Beim Einsatz von Dosierrechnern ist es in einfacherweise möglich, die Zugabe von Bentonit und Additiven nach den gemessenen Festigkeitswerten des Sandes automatisch zu korrigieren und darüberhinaus noch eine zusätzliche Korrektur vorzunehmen, welche durch die Änderung der Neusandzugabe erforderlich wird.

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Claims

Dr. Dieter Weber Klaus Seiffert Patentanwälte Dipl.-Chem. Dr. Dieter Weber · Dipl.-Phys. Klaus Belifert Postfach Θ14Β · 6200 Wiesbaden D-6200 Wiesbaden 1 OuBtav-Freytaff-BtraBe 20 Telefon 0 6121/87 2780 Telegrammadreise ι WUlpatent Telex ι 4-186247 Poetscheck: Frankfurt/Main 67 63-602 Bank: Dresdner Bank AO, Wiesbaden, Konto-Nr. 276807 (BLZ BIO 8OO 60)

1. Juni 1982

S/St

Hubert Eirich, 1. Sandweg 16, 6969 Hardheim

Paul Eirich, Bahnhofstr. 11, 6969 Hardheim

Walter Eirich, Spessartweg 16, 6969 Hardheim

Verfahren zur automatisqhen Regelung von Gießereisandaufbereitungsanlagen

Paten tan sprüche

1. Verfahren zur automatischen Regelung von Gießereisand- »

aufbereitungsanlagen, bei welchem die Feuchtigkeit und 20 die Verdichtbarkeit des Gießereisandes gemessen werden,

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d. a· durch gekennzeichnet, daß für eine vorgegebene Sandcharakteristik ein Sollwert (Z) sowohl für die Verdichtbarkeit (C) als auch für die Feuchtigkeit (Z') vorgegeben wird, der Istwert (Y) der Verdichtbarkeit (A) in einer ersten Stufe (I) gemessen und durch Veränderung der Feuchtigkeit (von Y' auf Z¹) auf den Feuchtigkeitssollwert (Z¹) geführt wird, sodann als Gegenprobe nochmals in einer zweiten Stufe (II) der Istwert (X) der Verdichtbarkeit (B) gemessen wird und die Differenz (B - C) zwischen der zuletzt ermittelten (B) und der Soll-Verdichtbarkeit (C) als Korrekturgröße (d) zum Justieren einer Eichgeraden der ersten Meßstufe (I) für die erste Ist-Wert-Messung verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daJß die erste Meßstufe (I) zu Beginn des Mischvorganges und die zweite Meßstufe (II) gegen Ende des Mischvorganges oder nach dem Mischen liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung der Eichgeraden in der ersten Meßstufe (I) innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs ^(Tmin ^{bis T}max^{J zu}9^{elassen ist}·

4. Verfahren natih eijiem .der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Toleranzbereich der Verschiebung der Eichgeraden durch den Schlämmstoffgehalt des Sandes bestimmt ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten des Toleranzbereiches (T . - T ) eine Meßgröße an Dosierrechner für mxn max ;

Neusand-, Additivzugabe usw. abgegeben wird. 35