DE4113181A1 - Vorrichtung und verfahren zum kernschiessen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kernschießen mittels Kernsand mit mindestens einem Schießkopf und min­ destens einem Kernkasten mit Kernprofilen zum Formen der Kerne sowie ein Verfahren zum Kernschießen mittels Kern­ sand.

Vorrichtungen zum Kernschießen oder für Kernschießmaschi­ nen sind in der Regel derart ausgebildet, daß ein Werk­ zeug in Form eines Kernkastens, der an seiner Oberseite zu den in ihm ausgebildeten Kernprofilen führende Öffnun­ gen aufweist, unter einem Schießkopf verfahren wird, aus welchem Kernsand von oben durch die Öffnungen in die Kern­ profile des Kernkastens eingeschossen wird. Hierdurch wird die bei einem Kernkopf zur Verfügung stehende Fläche nicht hinreichend ausgenutzt, da die Kernprofile im we­ sentlichen nur in einer Ebene angeordnet sind. Zur bes­ seren Ausnutzung der Fläche des Kernkastens wurde vorge­ schlagen, eine zweite unterhalb der ersten Ebene der Kern­ profile befindliche Ebene von Kernprofilen über dünne Schießkanäle mit der ersten oberen Ebene zu verbinden, so daß von oben her beide Ebenen mit Sand gefüllt werden können. Hierbei ergibt sich aufgrund des Druckverlustes in den dünnen Kanälen ein erheblicher Ausschuß, da die Gefahr besteht, daß die unteren Kernprofile nicht hin­ reichend mit Kernsand gefüllt werden. Der gleiche Grund führt auch dazu, daß komplizierte Kerne mit größerer Höhe in Einzelkernteilen hergestellt werden müssen, die dann aufeinanderzusetzen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung und ein Verfahren zum Kernschießen zu schaffen, die eine bessere Ausnutzung der Fläche des Kernkastens er­ möglicht.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe bei einer Kern­ schießmaschine der eingangs genannten Art gelöst durch ei­ nen Kernkasten mit an zwei gegenüberliegenden Stirnflächen befindlichen Einlässen zu den Kernprofilen für den einzu­ schießenden Kernsand, durch einen oberen, im wesentlichen vertikal von oben nach unten und einem weiteren unteren, im wesentlichen vertikal von unten nach oben Kernsand in den Kernkasten einschließenden Schießkopf. Ein Verfahren zum Kernschießen mittels Kernsand zeichnet sich dadurch aus, daß Kernsand von einem oberen und einem unteren Schießkopf von oben und unten durch ineinander abgewandten Stirnflächen eines Kernkastens befindliche Sandeinlaßöff­ nungen in die Kernprofile des Kernkastens gleichzeitig eingeschossen wird.

Durch die Erfindung können bei gleicher Grundfläche des Kernkastens die doppelte Anzahl von Kernprofile in die­ sem vorgesehen werden und damit in einem Kernkasten die doppelte Anzahl von Kernen geschossen werden, so daß die Fläche des Kernkastens besser ausgenutzt wird. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn im Kernkasten von oben her und von unten her unterschiedliche Kernteile, die aber zusammenzufügen sind, geschossen werden, da, nach­ dem sie in einem (mehrteiligen) Kernkasten geschossen wurden, sie nach (teilweise) Lösen aus diesem besser und sicherer sowie genauer zusammenführbar sind, als wenn sie völlig separat hergestellt wurden.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vor­ richtung sieht vor, daß zumindestens der obere Schießkopf einen Vakuumanschluß aufweist. Bisher wurde, um ein Nach­ rieseln von trockenem Schießsand aus einem oberen Schuß­ kessel durch dessen Schußplatte auf die Oberfläche des Kernkastens zu verhindern, im Schußkassel eine horizontal gerichtete Platte vorgesehen, um so einen Labyrinthweg für den Sand zu bilden, der ein Nachrieseln verhindern oder zu­ mindestens reduzieren sollte. Das Nachrieseln war hier­ durch nicht vollständig zu verhindern. Durch die erfin­ dungsgemäße Ausgestaltung wird ein Nachrieseln von Sand nach dem Schießen des Kerns und Trennen von Kernkasten und Schußplatte nahezu vollständig verhindert. Die Ober­ fläche des Kernkastens bleibt absolut sauber. Verfah­ rensmäßig wird dies dadurch erreicht, daß unmittelbar nach dem Einschießen des Kernsandes in den Kernkasten zumindestens am oberen Schießkopf ein Vakuum angelegt wird.

Um mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung Hohlkerne her­ stellen zu können, sieht eine weitere bevorzugte Ausge­ staltung vor, daß der untere Schießkopf einen Schußkes­ sel mit einem im wesentlichen zylindermantelförmigen Ein­ laßraum aufweist, der einen im wesentlichen zylinderför­ migen Schußraum konzentrisch umgibt, dessen Mantelwand mit endlichem Abstand über den (unteren) Boden des Einlaß­ raumes endet. Nach einem Aushärten einer dünnen Sandman­ telschicht des Hohlkerns mit der Stärke von wenigen Mil­ limetern, beispielsweise durch Erwärmung, kann über die Entlastungsöffnung im oberen Bereich des Schußkessels bzw. dessen zentralen Schußraumes befindlicher Sand ab­ gelassen werden, so daß der in der Mitte der Kernprofile des Kernkastens befindliche nicht ausgehärtete Sand wie­ der aus den Profilen in den Schußkessel zurückrieseln kann. Dies erfolgt verfahrensmäßig dadurch, daß nach Ein­ schießen des Kernsandes in den Kernkasten und Aushärten des Sandes in einem dünnen Randbereich eine Sandauslaß­ öffnung zumindestens des unteren Schießkopfs geöffnet wird. Die Entlastungsöffnung kann mittels eines im we­ sentlichen radial angeordneten Zylinders geöffnet und geschlossen werden.

Beim Schießen von nassem Sand hat sich eine Ausgestal­ tung, bei der der Sand in die untere Kante einer Zylin­ dermantelwand beim Schießen umgelenkt werden muß, als nachteilig herausgestellt, da der Sand nicht mit hinrei­ chendem Druck in die Kernprofile des Kernkastens einge­ bracht wird. Eine zur vorgenannten Ausgestaltung alter­ native Ausgestaltung der Erfindung sieht daher vor, daß der untere Schußkessel einen Schußraum aufweist, dessen Boden durch ein Sieb gebildet ist, unterhalb desselben sich der Druckanschluß zum Einlaß der Schießdruckluft befindet, wobei der Kernsand aus dem unteren Kernkasten direkt durch ein Sieb hindurch mit Druckluft beaufschlagt wird und unmittelbar im wesentlichen linear ohne Umlenkung um Umlenkkanten in die Kernprofile des Kernkastens einge­ schossen wird. Hierdurch wird also erreicht, daß der (ins­ besondere nasse) Kernsand ohne Umlenkung nahezu linear durch die Öffnungen der Schußplatte und die Einlässe des Kernkastens in die Kernprofile desselben eingeschossen wird. Hierdurch kann eine bessere Ausfüllung der Kernpro­ file bei geringerem Druck erreicht werden.

Insbesondere ist vorgesehen, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung in einfacher Weise umrüstbar ist. Insgesamt läßt sich die Erfindung in vorteilhafter Weise nicht nur im Rahmen heißer, sondern auch kalter Kernschießverfahren (Hotbox-Croning-Verfahren bzw. S=₂-Coldbox-Verfahren) einsetzen. Sie ist in vielfältiger Weise verwendbar.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschrei­ bung, in der zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung un­ ter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kernschieß­ maschine;

Fig. 2 eine andere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kernschieß­ maschine.

Die erfindungsgemäße Kernschießmaschine der Fig. 1 ist insbesondere zum Schießen trockener Kernsande geeignet. Es ist ein Kernkasten 2 vorgesehen, der zwei Gruppen von Kernprofilen 3, 4 aufweist, wobei die Kernprofile 3 ei­ nen Sandeinlaß 6 in der oberen Stirnfläche 7 des Kernka­ stens 2 aufweisen, während die Kernprofile 4 ihre Sand­ einlässe 8 in der gegenüberliegenden unteren Stirnfläche des Kernkastens 2 haben.

Dem Kernkasten 2 (Werkzeug) sind dementsprechend ein obe­ rer und ein unterer Schießkopf 11, 12 zugeordnet. Die Schußkanäle der entsprechenden Schußplatten 13, 14 der Schießköpfe 11, 12 fluchten mit den Einlässen 6, 8 der Kernprofile 3, 4 des Kernkastens 2. Der Schießkopf weist über der Schußplatte 13 einen kegelstumpfförmigen Auslaßbereich 16 unterhalb eines zylinderförmigen oberen Schußkessels 17 auf. An der oberen Stirnseite des Schuß­ kessels 17 ist ein Sandeinlaßtrichter 18 angeordnet, aus dem über einen oberen Ringklappenverschluß 19 der Sand in den Schußkessel 17 des Schießkopfes 11 einfüllbar ist. Unterhalb des Ringklappenverschlusses befindet sich ein zylindermantelförmiges Sieb sowie seitlich ein Druckluft­ anschluß. Zur Dosierung des in den Schußkessel 17 einge­ füllten Sandes befindet sich an der Seitenwand des Schuß­ kessels 17 in üblicher Weise eine Niveausonde 21. Weiter­ hin ist am Auslaßbereich 16 ein Vakuumanschluß 22 vorge­ sehen, der ebenfalls mit einem Sandsieb vorgesehen ist und mittels dessen der Auslaßbereich und der Schußkessel 17 nach Einschießen des Kernsandes in die Kernprofile 3 unter Vakuum gesetzt werden kann. Hierdurch wird ein Nach­ rieseln von Sand bei einem Trennen der Schußplatte 13 von dem Kernkasten 2 auf die Öberfläche des letzteren zuver­ lässig verhindert.

Der untere Schießkopf 12 weist unterhalb eines sich an die untere Schußplatte 14 anschließenden Auslaßbereichs 23 ebenfalls einen Schußkessel 24 auf. Der untere Schuß­ kessel 24 ist zweiteilig ausgebildet. Er weist einen zy­ lindermantelförmigen Einlaßbereich 26 und einen konzen­ trisch in diesem einsitzenden zylinderförmigen Schußraum 27 auf. Die Wandung 28 des Schußraums 27 endet mit einem endlichen Abstand oberhalb des (unteren) Bodens 29 des Einlaßraums 26. Der Boden 29 selbst ist mit einem ent­ fernbaren Verschluß 25 versehen. Seitlich am Einlaßraum 26 ist ein Sandeinlaßstutzen 31 mit ebenfalls einem un­ teren Ringklappenverschluß 32 vorgesehen. Bei der darge­ stellten Ausführungsform ist der Druckeinlaß 33 für den unteren Schießkopf 12 im oberen Bereich des Einlaßraums 26 des Schußkessels 24 vorgesehen. Der Schußraum 27 weist eine Öffnung 30 auf, deren Symmetrieachse mit den Ein­ laßstutzen fluchtet und die in der Ausgestaltung der Fi­ gur 1 mit einem Verschluß 30a versehen ist. In der Man­ telwandung 28 des Schußraums 27 befindet sich eine ver­ schließbare Entlastungsöffnung 35 mit einer Verschluß­ platte, die über einen an der Außenseite des Einlaßraumes 26 angeordneten Verschlußzylinder 34 betätigbar ist, d. h. zu öffnen und zu schließen ist. Hierdurch kann der Schuß­ raum 27 nach Einschießen des Kernsandes in die Profile 4 des Kernkastens 2 entlastet werden, so daß bei der Her­ stellung von Hohlkernen nach dem Aushärten des dünnen Wandungsbereichs in der Größenordnung von wenigen Milli­ metern desselben der im Schußraum 27 befindliche und diesen ausfüllende Sand seitlich wieder in den ringför­ migen Einlaßraum 24 entweichen kann und hierdurch der nicht ausgehärtete Sand (bis auf die Wandungsbereiche) im Inneren der Kernprofile 4 aus diesem wieder in den Schußraum 27 zurückfließen kann.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Kernschießvorrichtung in der dargestellten Ausführungsform ist nun derart, daß der obere Ringklappenverschluß 19 geöffnet wird, so daß aus dem Vorratstrichter 18 Sand in den oberen Schußkessel 17 einfließen kann, bis dieser bis zur Niveausonde 21 ge­ füllt ist, die dann den oberen Ringklappenverschluß 19 verschließt. Die Niveausonde kann in herkömmlicher Weise ausgebildet sein, beispielsweise als optischer Detektor.

Gleichzeitig wurde der untere Ringklappenverschluß 32 geöffnet, so daß auch in den unteren Schußkessel 24 Kern­ sand einfließen kann, bis dieser etwas das Niveau der geneigt verlaufenden Linie A erreicht. Da der Kernsand bis zum unteren Ringklappenverschluß 32 reicht, kann kein weiterer Sand nachfließen. Der Ringklappenverschluß wird zum Schießen geschlossen.

Anschließend wird gleichzeitig über die Druckeinlässe 20, 33 unter Druck stehendes Schußgas in die Schußkessel 17, 24 eingelassen, wodurch in diesen befindlicher Sand von oben durch die obere Schußplatte 13 und die Einlässe 6 des Kernkastens 2 in die Kernprofile 3 und von unten durch die untere Schußplatte 14 und die Einlässe 8 der Kernprofile 4 des Kernkastens 2 in die Kernprofile 4 ein­ geschossen wird. Hierzu wird das an der Vakuumleitung 22 anliegende Vakuum abgeschaltet und die Leitung 22 ge­ sperrt.

Nach dem Schießen wird über die Vakuumleitung 22 an den oberen Schießkopf 11 wieder ein Vakuum angelegt, um den in diesem noch befindlichen Restsand zurückzuhalten und zu verhindern, daß bei Trennen der Schießplatten 13, 14 vom Kernkasten 2 Sand auf die Oberfläche desselben rieselt.

Wenn Hohlkerne im Kernkasten 2 hergestellt werden, bei denen die Hohlkernwand in einer Stärke von wenigen Milli­ meteren aushärtet, so kann nach diesem Aushärten eine Entlastung des Schießraums 27 durch Öffnen der Entla­ stungsöffnung 35 mittels des Zylinders 34 erfolgen, so daß aus dem Schußraum 27 Sand in den Ringraum 26 zurück­ rutschen und derart auch Sand aus den Kernprofilen 4 in den Schießkopf 12 zurückfließen kann.

Die Fig. 2 zeigt ebenfalls eine erfindungsgemäße Vor­ richtung zum Kernschießen, die aber in der dargestellten Ausführungsform vorzugsweise zum Schießen von nassem Kern­ sand eingesetzt wird. Die Ausbildung des oberen Schieß­ kopfes 11 ist grundsätzlich die gleiche wie bei der Aus­ gestaltung der Fig. 1, wobei aber der Vakuumanschluß nicht notwendig ist. Das gleiche gilt für den Kernkasten 2. Für den unteren Schießkopf 12 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der untere Schußkessel wird so lediglich durch den zylindrischen Schußraum 27 gebildet. Bei dieser Ausgestaltung wurde der Verschluß 25 des Bo­ dens entfernt und stattdessen ein Einsatz 40 eingesetzt, dessen Mantelwand 40a etwa bis zur Mantelwand des Schuß­ raums 27 reicht. Der Einsatz weist ein Sieb 41 auf, durch welches durch einen Druckanschluß 42 der Schießdruck im Schußraum 27 aufgebaut werden kann, um den Sand direkt von unten ohne Umlenkung durch die Öffnungen der unteren Schußplatte 14 und die Einlässe 8 in die unteren Kern­ profile 4 des Kernkastens 2 einzuschießen. Der Sandein­ laß 31 ist bis zur Wandung des zylindrischen Schußraum 27 geführt und führt direkt in diesen. Es ist in gleicher Weise ein unterer Ringklappenverschluß 22 vorgesehen. Der Mantelraum 26 bleibt hier funktionslos und könnte entfal­ len. Die Öffnung 35 dient zum Druckabbau nach dem Schie­ ßen, da ein Druckabbau durch den nassen Sand nur lang­ sam erfolgen würde.

Beim Schießen nassen Sandes erfolgt die Aushärtung in der Regel durch Begasung (Coldbox-Verfahren). Hierzu sind eine untere und eine obere Begasungsplatte 42, 43 vorge­ sehen, die mit den Schießeinlässen 6, 8 des Kernkastens 2 übereinstimmende Gasauslässe aufweisen.

Das Schießverfahren für die Ausgestaltung der Fig. 2 ist im wesentlichen das gleiche wie bei der Fig. 1. Le­ diglich wird die Schießluft durch das untere Sieb 41 in den unteren Schußkessel ohne Umlenkung zugeführt. Nach Einschießen des Kernsandes in die Kernprofile 3, 4 des Kernkastens 2 werden die Schußplatten 13, 14 vom Kern­ kasten 2 getrennt und es können die Begasungsplatten 42, 43 über bzw. unter diesen gefahren werden bzw. der Kern­ kasten 2 zur Begasung zwischen die Begasungsplatten 42, 43 verfahren werden, damit die Aushärtung durch Begasung erfolgen kann.

Durch die Ausbildung der die mit den Sandeinlaßstutzen 31 fluchtenden, verschließbaren Öffnung 30 des Schuß­ raums 27 und den mit einem Verschluß 25 bzw. dem Ein­ satz 40 in Austausch versehbaren Boden 29 kann die er­ findungsgemäße Vorrichtung leicht zwischen dem Einsatz für trockenen und nassen Sand umgerüstet werden.

Claims (15)

1. Vorrichtung zum Kernschießen mittels Kernsand mit mindestens einem Schießkopf und mindestens einem Kernkasten mit Kernprofilen zum Formen der Kerne, gekennzeichnet durch einen Kernkasten (2) mit an zwei gegenüberliegenden Stirnflächen (7, 9) befind­ lichen Einlässen (6, 8) zu den Kernprofilen (3, 4) für den einzuschießenden Kernsand, durch einen oberen, im wesentlichen vertikal von oben nach un­ ten und einem weiteren unteren, im wesentlichen vertikal von unten nach oben Kernsand in den Kern­ kasten (2) einschießenden Schießkopf (11, 12).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kernkasten mehrere Gruppen von Kern­ profilen (3, 4) aufweist, die teils vom oberen, teils vom unteren Schießkopf (11, 12) gefüllt wer­ den.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zumindestens der obere Schießkopf (11) einen Vakuumanschluß (22) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der untere Schießkopf (12) einen Schußkessel (24) mit einem im wesent­ lichen zylindermantelförmigen Einlaßraum (26) auf­ weist, in den ein Sandeinlaß mündet und der einen im wesentlichen zylinderförmigen Schußraum (27) konzentrisch umgibt, dessen Mantelwand (28) mit endlichem Abstand über den (unteren) Boden (29) des Einlaßraumes (26) endet.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Schußkessel (24) mit einer verschließbaren Entlastungsöffnung (33) versehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Entlastungsöffnung (33) in der Zylindermantelwand (28) des Schußraums (27) ausge­ bildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Entlastungsöffnung (33) mit­ tels eines im wesentlichen radial arbeitenden Zy­ linders (34) zu schließen und zu öffnen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Schußkessel (24) einen Schußraum (27) aufweist, dessen Boden durch ein Sieb (41) gebildet ist, un­ terhalb desselben sich der Druckanschluß (42) zum Einlaß der Schießdruckluft befindet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Zuführleitung (31) für den Kernsand unmittelbar in der Wandung des Schußraums (24) mündet.

10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie von einer Ausgestaltung nach Anspruch 4 in eine Ausgestal­ tung nach den Ansprüchen 8 und 9 und vice versa umrüstbar ist.

11. Verfahren zum Kernschießen mittels Kernsand, da­ durch gekennzeichnet, daß Kernsand von einem obe­ ren und einem unteren Schießkopf von oben und un­ ten durch in einander abgewandten Stirnflächen ei­ nes Kernkastens befindliche Sandeinlaßöffnungen in die Kernprofile des Kernkastens gleichzeitig eingeschossen wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß unmittelbar nach dem Einschießen des Kernsandes in den Kernkasten zumindestens am obe­ ren Schießkopf ein Vakuum angelegt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Vakuum nahezu permanent angelegt und ledig­ lich zum Schießen des Sandes kurzzeitig abgeschal­ tet wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß nach Einschießen des Kern­ sandes in den Kernkasten und Aushärten des Sandes in einem dünnen Randbereich eine Sandauslaßöffnung zumindestens des unteren Schießkopfs geöffnet wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß der Kernsand aus dem un­ teren Kernkasten direkt durch ein Sieb hindurch mit Druckluft beaufschlagt wird und unmittelbar im wesentlichen linear ohne Umlenkung um Umlenk­ kanten in die Kernprofile des Kernkastens einge­ schossen wird.