EP1294506B1

EP1294506B1 - Verfahren und vorrichtung zur aufbereitung von formsand

Info

Publication number: EP1294506B1
Application number: EP01984030A
Authority: EP
Inventors: Uwe Greissing; Dieter Adelmann; Paul Eirich; Herbert Dürr; Winfried Diem
Original assignee: Maschinenfabrik Gustav Eirich GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinenfabrik Gustav Eirich GmbH and Co KG
Priority date: 2000-06-23
Filing date: 2001-06-16
Publication date: 2008-08-06
Anticipated expiration: 2021-06-16
Also published as: WO2001098001A1; CN1231316C; DK1294506T3; ES2311554T3; CZ304626B6; JP5173104B2; AU2002215483A1; DE50114195D1; US6860313B2; EP1294506A1; CN1437514A; PL197428B1; PL358228A1; DE10030675A1; JP2003535700A; US20040020623A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Formsand durch einen Mischprozess in einem Mischer (1), wobei die Aufbereitung zumindest teilweise unter Vakuum erfolgt. Um ein verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Formsand bereitzustellen, die preisgünstig einzusetzen und störungsfrei anzuwenden sind, und zudem Formsande von gleichmäßiger Temperatur und gleichmäßig hoher Qualität wirtschaftlich liefern sowie gegenüber den bekannten Mischern eine erhöhte Beschickungsgeschwindigkeit aufweisen, wird erfindungsgemass vorgeschlagen, dass der Formsand zumindest zeitweise in einem Volumenstrom von mindestens 100 l/s durch eine Öffnung in dem Mischer mit einer Öffnungsquerschnittsfläche von mindestens 0,25 m2, vorzugsweise mindestens 0,4 m2, besonders bevorzugt mindestens 0,5 m2, zugegeben wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Formsand durch einen Mischprozeß in einem Mischer, wobei die Aufbereitung zumindest teilweise unter Vakuum erfolgt.
Die Aufbereitung von Sand für die Herstellung von Gießformen hat das Ziel, das richtige Mischungsverhältnis der Korngrößen sowie des Verhältnisses der Anteile an Quarzsand, Binder, Kohlenstaub , ggf. weitere Additive sowie Alt- und Neusand herzustellen, die Mischung zu homogenisieren und dabei das Korn mit dem Binder weitgehend zu ummanteln, den richtigen Feuchtegehalt einzustellen, die richtige Temperatur des Formsandes einzustellen und schließlich den fertig aufbereiteten Sand an die Verbraucherstellen weiterzufördern.
Im allgemeinen hat der Altsand eine erhöhte Temperatur von beispielsweise zwischen 100°C und 140°C. Da Sandtemperaturen über etwa 50°C die Formmaschine vor große Probleme stellen können und bei zu hohen Temperaturen durch unkontrollierbare Verdampfungsverluste auf der Strecke zwischen Mischer und Formanlage Feuchteschwankungen im Fertigsand auftreten, muß der Sand in diesem Fall gekühlt werden. Meistens kommen hierfür Fließbettkühler, die der Sand durch schwingende oder rührende Bewegungen eines Siebrostes kontinuierlich durchläuft, zum Einsatz.
Ein alternatives Kühlverfahren wurde in der DE 295 24 03 C2 vorgeschlagen. Dieses Kühlverfahren sieht die gleichzeitige Aufbereitung und Kühlung von tongebundenen Gießereiformsanden in einem Vakuummischer vor. Dabei werden zunächst die einzelnen Bestandteile in den Mischer gegeben. Nach einer kurzen Vorhomogenisierung werden Temperatur und Feuchte des Gemisches bestimmt und die nötige Wassermenge zugegeben. Schließlich wird während des Aufbereitungsprozesses der Druck im Mischer allmählich abgesenkt. Sobald der der Dampfdruckkurve von Wasser entsprechende Druck erreicht wird, beginnt das Wasser im Sand zu sieden und entzieht die dazu nötige Verdampfungswärme dem Sand. Dadurch wird kostengünstig eine äußerst effektive Abkühlung erzielt. In der DE 199 45 569 ist offenbart, daß die beschriebene Formsandkühlung unter Vakuum neben dem Kühleffekt auf den Formsand auch zu einer erhöhten Qualität des aufbereiteten Formsands führt. Daher wird in der DE 199 45 569 vorgeschlagen, die Aufbereitung unter Vakuum selbst für bereits abgekühlte Altsande zu verwenden.
Es hat sich gezeigt, daß mit Hilfe der Vakuumaufbereitung die beste Formsandqualität erzielt werden kann. Die bekannten Verfahrensabläufe und die verwendeten Vorrichtungen bzw. die Anlagenperipherie und deren Betriebsweise sind jedoch nur bedingt nicht geeignet, um in einer vollautomatischen Gießereiformanlage eingesetzt zu werden. Ein störungsfreier und vor allem wirtschaftlich optimierter Betrieb ist mit den bekannten Verfahren erfahrungsgemäß nicht möglich.
Dies liegt unter anderem daran, daß das Befüllen und Entleeren des Mischers sehr zeitaufwendig ist. Zum Befüllen des Mischers ist bei allen bekannten Ausführungsformen ein Mischerdeckel vorgesehen, der im geschlossenen Zustand vakuumdicht sein muß, um den Vakuumbetrieb zu ermöglichen, und der zum Zwecke der Beschickung des Mischers geöffnet wird. Dabei ist der Deckel im allgemeinen schwenkbar an einer Schwenkachse mit dem Mischer verbunden. Der Deckel kann so ausgestaltet sein, daß er zum Öffnen des Behälters nach außen oder nach innen geschwenkt wird. Wird er nach innen geschwenkt, so muß der Schließmechanismus während des Vakuumbetriebs den Deckel mit erheblicher Kraft nach außen gegen die Dichtfläche des Mischers drücken. Um den Schließmechanismus wirtschaftlich herstellen zu können, muß daher der Mischerdeckel sehr klein sein, da dann die Kraft, welche von dem Schließmechanismus aufgebracht werden muß, ebenfalls klein ist.
Für den Fall, daß der Deckel nach außen geöffnet wird, kann der Schließmechanismus schwächer ausgelegt werden und daher kostengünstiger hergestellt werden, da der notwendige Anpreßdruck allein durch die Druckdifferenz zwischen Mischbehälter und Umgebung erzeugt wird. Bei dieser Ausführungsform muß jedoch konstruktiv darauf geachtet werden, daß oberhalb des Deckels genügend Schwenkraum verbleibt, so daß der Deckel ohne gegen irgendwelche Gegenstände zu stoßen, geöffnet werden kann. Daher müssen Dosiertrichter oder andere Dosiervorrichtungen mit entsprechendem Abstand oberhalb der Mischeröffnung angebracht werden. Der Abstand steigt notwendigerweise mit dem Vergrößern des Deckels an. Beim Befüllen des Mischers ist jedoch darauf zu achten, daß die Dichtfläche der Beschickungsöffnung möglichst nicht verschmutzt wird, um eine vakuumdichte Verschließbarkeit zu gewährleisten. Die Wahrscheinlichkeit des Verschmutzens der Dichtfläche steigt jedoch mit dem Ansteigen des Abstandes zwischen Dosiertrichter und Einfüllöffnung bzw. der Fallhöhe des Beschickungsgutes stark an. Aus diesem Grunde geht man zur Zeit davon aus, daß der gattungsbildende Mischer nicht wirtschaftlich mit großen Beschickungsöffnungen zu realisieren ist. Daher besitzen die bekannten Mischer alle nur relativ kleine Öffnungen im Druckmantel des Mischers und das Mischgut wird bei den bekannten Anlagen bisher nur in einem sehr feinen Strom zugegeben. Daraus resultiert eine sehr lange Beschickungszeit und daher auch eine geringe Anlagenleistung. Wird die Beschickung des Mischers zu schnell durchgeführt, so entsteht durch Verdrängung der Luft in dem Mischer zudem kurzzeitig ein Luftüberdruck. Dieser Überdruck führt im allgemeinen dazu, daß staubförmige Mischgutbestandteile aus dem Mischer austreten und sich unter anderem auch auf sehr empfindlichen Maschinenteilen, wie z.B. Zahnräder und Dichtungen, ablagern können. Dies führt dazu, daß die Anlage häufiger gereinigt werden muß, was wiederum mit höheren Kosten und unerwünschten Betriebsunterbrechungen verbunden ist. Aus diesem Grunde war man zum einen bislang der Auffassung, daß die Beschickungsgeschwindigkeit nicht weiter erhöht werden kann, da größere Einfüllöffnungen nicht wirtschaftlich zu realisieren sind. Und zum anderen war man der Auffassung, daß eine größere Beschickungsgeschwindigkeit zu den beschriebenen Nachteilen führt, so daß sie zu vermeiden sei.
Die DE 29 52 403 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbereiten, insbesondere Kühlen und Mischen von Formsand. Die EP 0 736 349 zeigt ebenfalls eine Kühleinrichtung für Gießereialtsand.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Formsand bereitzustellen, die preisgünstig einzusetzen und störungsfrei anzuwenden sind, und zudem Formsande von gleichmäßiger Temperatur und gleichmäßig hoher Qualität wirtschaftlich liefern sowie gegenüber den bekannten Mischern eine erhöhte Beschickungsgeschwindigkeit aufweist.
Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Druckdifferenz zwischen Umgebungsdruck und dem Druck in einer Mischkammer des Mischers entweder als alleiniger oder überwiegender Antrieb für zumindest einen Einbringvorgang von Wasser oder eines Mischgutbestandteils oder zur Beschleunigung des Einbringvorgangs genutzt.
Besonders bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem bereits während des Beschickungs- bzw. Mischprozesses zumindest ein Teil der qualitätsbestimmenden Mischgutbestandteile in den Mischer eingebracht wird. Die qualitätsbestimmenden Mischgutbestandteile sind die bereits erwähnten Additive, wie z.B. Bentonit, Kohlenstaub usw., die dem Altsand zugeführt werden, um die Qualität des aufbereiteten Formsands einzustellen. Dadurch, daß der Unterdruck im Mischer dazu genutzt wird, die einzufüllenden Bestandteile anzusaugen, wird wirksam unterbunden, daß staubförmige Mischgutbestandteile aus dem Mischer austreten und sich beispielsweise auf empfindlichen Maschinenteile ablagern.
Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht zusätzlich vor, daß die einzelnen Mischgutbestandteile in einer vorbestimmten Reihenfolge nacheinander in den Mischer eingebracht werden. Es kann jedoch für besondere Anwendungsfälle von Vorteil sein, daß das Wasser erst in den Mischer eingebracht wird nachdem die anderen Mischgutbestandteile im wesentlichen gleichzeitig in den Mischer eingebracht worden sind. Dadurch ist es möglich, nachdem die anderen Mischgutbestandteile eingebracht wurden, die Restfeuchte und die Temperatur des Altsandes zu bestimmen und daraus die geeignete zuzugebende Wassermenge zu errechnen.
Insbesondere um das zuzugebende Wasser möglichst gut mit dem Mischgut vermischen zu können, sieht eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens vor, daß zumindest ein Teil des zuzuführenden Wassers mit Hilfe einer vorzugsweise rotierenden Zuführeinrichtung direkt in das Mischgut eingebracht wird. Unter rotierend wird hier rotierend gegenüber dem Mischer verstanden, so daß es unerheblich ist, ob die Zuführeinrichtung rotiert oder die Zuführeinrichtung stillsteht und der Mischer sich um die stillstehende Zuführeinrichtung dreht, oder ob sowohl Mischer als auch Zuführeinrichtung rotieren. Durch die direkte Einbringung, das heißt unterhalb des Mischgutspiegels, kann eine sehr gute Vermengung des Wassers mit dem Mischgut erreicht werden.
Eine besonders wirkungsvolle Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, daß zumindest ein Teil des Wassers über eine Zuführeinrichtung in das Mischgut eingebracht wird, die mit einem Mischwerkzeug gekoppelt ist oder sogar in ein Mischwerkzeug integriert ist. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn ohnehin ein Mischwerkzeug im Mischer vorgesehen ist. Zudem kann durch diesen Verfahrensschritt das Wasser direkt mit dem Füllgut vermengt werden.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn auch die qualitätsbestimmenden Mischgutbestandteile, wie z. B. Bentonit und Kohlestaub, unterhalb des Füllspiegels des Mischguts im Mischer eingebracht werden. Durch diese Maßnahme ist auch eine sehr gute Vermischung der qualitätsbestimmenden Mischgutbestandteile mit dem Mischgut im Mischer gewährleistet.
Die qualitätsbestimmenden Mischgutbestandteile werden vorzugsweise zentral und direkt innerhalb des vertikal und tangential strömenden Mischgutbettes eingebracht. Dadurch wird die Vermischbarkeit noch weiter gesteigert.
Für manche Anwendungsfälle kann es zudem von Vorteil sein, wenn zumindest ein Teil der qualitätsbestimmenden Mischgutbestandteile zunächst mit Luft gemischt wird, und dieses Luft-Feststoff-Gemisch danach in den Mischer eingebracht wird, und zwar vorzugsweise unterhalb des Füllgutspiegels. Nach der Aufbereitung des Formsandes muß notwendigerweise der Mischer wieder belüftet werden, das heißt es muß ein Druckausgleich zwischen Mischbehälter und Umgebungsdruck stattfinden. Dies ist beispielsweise einfach durch Öffnen des Behälterdeckels möglich. Besonders bevorzugt ist jedoch ein Verfahren, bei dem das Belüften der Mischkammer über eine Zuführung erfolgt, die in der Mischkammer unterhalb des Mischgutfüllspiegels endet. Dadurch findet eine geringere Verdichtung des Formsandes statt. Wird hingegen die Ausgleichsluft oberhalb der Sandschicht zugeführt, so bildet sich aufgrund des dann herrschenden Druckunterschiedes oberhalb und unterhalb des Füllgutes eine Art Druckkissen auf der Sandoberfläche, das zu einer deutlichen vorübergehenden Komprimierung zumindest der obersten Sandschicht führt.
Selbstverständlich ist es auch möglich, die Zuführung, die für die Zuführung von den qualitätsbestimmenden Mischgutbestandteilen vorgesehen ist, für die Belüftung bzw. den Druckausgleich zu verwenden.
Hinsichtlich der Vorrichtung wird die eingangs genannte Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Aufbereiten von Formsand mit einem Mischer mit den Merkmalen von Anspruch 13 gelöst.
Die Zuführungsöffnung kann im Prinzip jede beliebige Querschnittsform aufweise, wobei jedoch runde oder viereckige Formen bevorzugt sind.
Durch diese mindestens eine verschließbare Zuführungsverbindung kann die Druckdifferenz zwischen Umgebungsdruck und dem Druck in der Mischkammer des Mischers als treibende Kraft ausgenutzt werden. Wird die Zuführungsverbindung geöffnet, so wird aufgrund des in der Mischkammer bestehenden Unterdruckes Zuführungsmaterial von außen in den Mischbehälter gesogen. Hierfür ist im allgemeinen keine zusätzliche Pumpe erforderlich. Die Zuführung benötigt daher keine zusätzliche Energie und ist zudem im wesentlichen wartungsfrei.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der eine im wesentlichen vakuumdicht verschließbare Einfüllöffnung des Mischers über einen im wesentlichen vakuumdichten Zwischenraum mit der Abzugsöffnung mindestens einer Dosiereinrichtung, die vorzugsweise als Dosierwaage ausgebildet ist, verbindbar ist. Durch diese Öffnung kann beispielsweise Altsand in den Mischer eingebracht werden. Dazu ist zunächst der Mischer unter Vakuum zu setzen. Danach wird die Einfüllöffnung des Mischers geöffnet, so daß die Mischkammer mit dem im wesentlichen vakuumdichten Zwischenraum verbunden wird. Daraufhin wird die Abzugsöffnung mindestens einer Zuführungsvorrichtung geöffnet, so daß die Beschickungsmaterialien der Zuführungsvorrichtung zunächst in den Zwischenraum und dann in die Mischkammer geleitet werden. Diese Beschickung findet sehr zügig statt, da der Druck in der Mischkammer des Mischers und im Zwischenraum deutlich geringer ist als der Druck in der Zuführungsvorrichtung.
Mit Hilfe der Überleitschurre können die zugeführten Füllgutmaterialien von der Abzugsöffnung der Zuführungsvorrichtung mit hoher Fließgeschwindigkeit direkt in die Einfüllöffnung des Mischers geleitet werden. Besonders bevorzugt weisen sowohl die Einfüllöffnung des Mischers als auch die Abzugsöffnung der Zuführungsvorrichtung einen Deckel mit seitlichen Wangen auf, die dadurch im geöffneten Zustand jeweils eine Überleitschurre bilden.
Für besondere Anwendungsfälle kann es von Vorteil sein, wenn ein weiteres bewegbares Schurrenteil vorgesehen ist, das unabhängig von einem der Deckel bewegbar ist. Dann kann vorzugsweise durch eine Steuervorrichtung zum Zwecke der Zuführung zunächst der Deckel der Einfüllöffnung des Mischers geöffnet werden, dann das bewegbare Schurrenteil in eine Funktionsstellung gebracht werden und schließlich der Deckel der Zuführeinrichtung geöffnet werden. Die drei Schurren werden dann vorzugsweise derart angeordnet, daß sie einen Schüttgang für das Füllgut bilden und ein schnelles und zielgerichtetes Beschicken des Mischers mit dem Füllgut gewährleisten. Die Schurren sind dann vorzugsweise so angeordnet, daß sie in die Öffnungen hineinragen und dadurch eine Beaufschlagung der Öffnungsrändern mit Füllgutmaterialien verhindern. Eine solche Beaufschlagung könnte unter Umständen die Dichtfunktion des Deckels der Einfüllöffnung des Mischers beeinträchtigen.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, daß die Mischkammer des Mischers in einem Druckbehälter angeordnet ist und daß innerhalb des Druckbehälters, aber außerhalb der Mischkammer, eine verschließbare Luftzuführung vorgesehen ist. Der Druckbehälter ist mit Vorteil über geeignete Dichtungen mit der in dem Druckbehälter angeordneten Mischkammer verbunden. Diese Dichtungen lassen zwangsläufig Luft durch, sollen aber die Mischgutbestandteile möglichst in der Mischkammer festhalten. Es ist nicht erwünscht, daß Mischgut aus der Mischkammer in den Druckbehälter gelangt, da es dort zu einer Verschmutzung der Dichtungen und beweglichen Antriebsteilen und Lagern kommen kann. Wird nun eine zügige Beschickung der Mischkammer ohne Vakuum mit dem Füllgut vorgenommen, so steigt der Druck in der Mischkammer sehr schnell an. Die im allgemeinen verwendeten Dichtungen zwischen Mischkammer und Druckbehälter sind jedoch nicht in der Lage, ihre dichtende Funktion bei solch einem abrupten Druckanstieg aufrechtzuerhalten. Daher kann es passieren, daß Material aus der Mischkammer, die dann einen höheren Druck aufweist als die Druckkammer, in die Druckkammer gelangt. Durch die erfindungsgemäß innerhalb des Druckbehälters, aber außerhalb der Mischkammer angeordnete verschließbare Luftzuführung, kann während des Beschickungsvorgangs durch die Luftzuführung der Druck im Druckbehälter außerhalb der Mischkammer erhöht werden, so daß der Druck im Druckbehälter höher ist als der Druck in der Mischkammer. Auf diese Art wird ein Übertreten von Material aus der Mischkammer in die Druckkammer verhindert.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der eine Steuerung vorgesehen ist, die die Luftzuführung öffnet, wenn Mischgutbestandteile zugeführt werden und die Luftzuführung schließt, wenn der Vakuumbehälter vakuumdicht verschlossen ist. Diese Steuerung ist vorzugsweise automatisiert, so daß je nach Verfahrensschritt sowohl eine Evakuierung des Druckbehälters möglich ist als auch ein Druckaufbau in dem Druckbehälter, um einem abrupten Anstieg des Drucks in der Mischkammer aufgrund der Zuführung von Mischgutbestandteilen entgegenzuwirken. Es versteht sich, daß die beschriebene Luftzuführung außerhalb der Mischkammer aber innerhalb der Vakuumkammer auch bei bekannten Mischern eingesetzt werden kann. Auch wenn die bekannten Mischer die Druckdifferenz zwischen Druckkammer und Umgebung nicht als antreibende Kraft verwenden und daher der abrupte Druckanstieg aufgrund des Beschickungsvorgangs deutlich geringer ausfällt, so wird jedoch auch bei den bekannten Mischbehältern ein Übertreten von Material aus der Mischkammer in die Druckkammer verhindert.
Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, daß eine Zuführeinrichtung für Wasser derart angeordnet ist, daß das Wasser durch oder entlang eines vorzugsweise exzentrisch angeordneten Mischwerkzeugs mit Mischflügeln geführt wird und im wesentlichen im Bereich der Mischflügelenden dem Mischgut zugeführt wird. Auch hier wird erfindungsgemäß der Druckunterschied zwischen Mischkammer und äußerer Umgebung ausgenutzt. Soll Wasser zu dem Mischgut zugeführt werden, so muß lediglich ein Ventil geöffnet werden. Durch den in der Mischkammer herrschenden Unterdruck wird das Wasser durch die Zuführeinrichtung direkt in das Mischgut gesaugt. Die Anordnung der Zuführeinrichtung entlang eines Mischwerkzeuges hat den Vorteil, daß das Wasser direkt an verschiedenen Stellen in das Mischgut zugeführt werden kann. Dabei sind die Flüssigkeitsaustrittsöffnungen in der Wasserzuführeinrichtung vorzugsweise in unterschiedlichen Tiefen unterhalb des Mischgutspiegels angeordnet. Dadurch kann eine ausreichende Durchmischung äußerst zügig erreicht werden.
Besonders bevorzugt weist die Zuführeinrichtung für Wasser eine Dosierwaage auf, wobei Dosierwaage und Mischer mit einer, vorzugsweise zumindest zum Teil elastischen, Leitung verbunden sind, die durch ein Ventil verschlossen werden kann, wobei das Ventil vorzugsweise auf dem Deckel des Mischers angeordnet ist.
Die sogenannten qualitätsbestimmenden Mischgutbestandteile werden vorzugsweise mit Hilfe einer Zugabelanze möglichst unterhalb des Mischgutspiegels zugeführt. Dabei ist die Austrittsöffnung der Zugabelanze möglichst tangential zur Strömungsrichtung des Mischguts ausgerichtet und zeigt vorzugsweise in Strömungsrichtung. Dadurch ist gewährleistet, daß durch die Strömung des Mischguts, hervorgehoben durch die Rotation des Mischgutes, die qualitätsbestimmenden Mischgutbestandteile, die aufgrund des in der Mischkammer herrschenden Unterdrucks in die Mischkammer gesaugt werden, in Strömungsrichtung mit dem Mischgut mitgerissen werden und schnell und wirksam mit diesem vermischt werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen und der dazugehörigen Figuren.
Es zeigen:

Figur 1a) und 1b): eine Seitenansicht auf die Anordnung einer Zuführeinrichtung und einer Zuführöffnung des Mischers in einer geöffneten und in einer geschlossenen Position,
Figur 2: eine Seitenansicht eines Vakuummischers mit teilweiser Schnittansicht,
Figur 3: Detailansicht von Figur 2,
Figur 4a) und 4b): eine schematische Darstellung der Verbindung zwischen einer Flüssigkeitsdosierwaage und Mischbehälter,
Figur 5a) und 5b): eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf die Zuführelemente für Flüssigkeiten in der Mischkammer,
Figur 6: eine schematische Darstellung der Zuführung der qualitätsbestimmenden Anteile und
Figur 7: eine Seitenansicht auf die Anordnung einer alternativen Zuführeinrichtung und einer Zuführöffnung des Mischers.

In Figur 1a) und 1b) ist der Auslaufbereich einer Feststoffwaage 10 und der Einlaufbereich des Mischers 1 abgebildet. Die Feststoffwaage 10 dient der Mengenbestimmung des zuzuführenden Altsandes oder gegebenenfalls auch von anderen Mischgutbestandteilen. In Fig.1a) sind sowohl Mischer 1 als auch Feststoffwaage 10 geschlossen, während in Fig. 1b) die Überleitstellung zwischen Mischer 1 und Feststoffwaage 10 dargestellt ist.
Auf der Oberseite des Mischers 1 ist ein Einlaufstutzen 2 angeordnet. Dieser Einlaufstutzen 2 wird durch den Behälterdeckel 3 mit Hilfe des Hebelarms 5, der beispielsweise mit einem Hydraulikzylinder angetrieben wird, vakuumdicht verschlossen. Zu erkennen ist, daß der Behälterdeckel 3 an seinen beiden seitlichen Außenkanten jeweils eine Seitenwange 4 aufweist.
Auch die Feststoffwaage 10 weist eine Auslaufklappe 11 auf, die an ihren beiden seitlichen Außenkanten Seitenwangen 11' aufweist. Diese Klappe wird über den Hebel 12 geöffnet bzw. verschlossen.
Zusätzlich weist diese Ausführungsform eine Überleitschurre 13 auf. Auch die Überleitschurre 13 besitzt an ihren beiden seitlichen Außenkanten Seitenwangen 13'. Die Überleitschurre 13 kann mit Hilfe der Parallelführung 14 und des Hubantriebs 15 in den Zwischenraum zwischen Feststoffwaage 10 und Mischer 1 bewegt werden. Durch die Seitenwangen haben Auslaufklappe 11, Einfüllklappe 3 sowie Überleitschurre 13 einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt, wobei die Seitenwangen die beiden U-Schenkel bilden.
Die Überleitschurre 13 ist derart angeordnet, daß sie in der ausgefahrenen Position, wenn der Auslaufdeckel 11 der Feststoffwaage 10 geöffnet ist, zusammen mit der Auslaufklappe 11 sowie den Seitenwangen 11', 14' einen Kanal mit im wesentlichen viereckigem Querschnitt bilden.
Dieser Kanal wird durch den aufgeklappten Einfülldeckel 3 mit seinen Seitenwangen 4 sogar noch verlängert, so daß sich in der Überleitposition das in Figur 1b) gezeigte Bild ergibt. In dieser Position wird das Material aus der Feststoffwaage 10 direkt in den Mischer 1 geleitet. Die Überleitschurren bilden in dieser Anordnung eine Art Kanal, so daß die Öffnungsränder abgedeckt sind und nicht mit Füllgutmaterial beaufschlagt werden können.
Der gesamte Bewegungsbereich der Klappen 3, 11 und der Überleitschurre 13 ist von einem Gehäuse 6 bzw. 6' umgeben. Das Gehäuse ist in der gezeigten Ausführungsform zweiteilig ausgeführt; und die beiden Gehäuseteile 6, 6' sind über eine flexible vorzugsweise dichtende Verbindung 7 miteinander verbunden.
Der Beschickungsvorgang läuft jetzt folgendermaßen ab. Zunächst sind die beiden Deckel 3, 11 des Mischers 1 und der Feststoffwaage 10 geschlossen. Soll nun der Mischer mit den Materialien, die sich in der Feststoffwaage 10 befinden beschickt werden, so wird zunächst der Deckel 3 des Mischers 1 geöffnet. Als nächstes wird die Überleitschurre 13 in den Bereich zwischen Feststoffwaage 10 und Mischer 1 bewegt. Dies ist vorher nicht möglich, da sich die Überleitschurre 13 in ausgefahrenem Zustand in dem Schwenkbereich des Einfülldeckels 3 des Mischers 1 befindet. Wird nun die Auslaufklappe 11 der Feststoffwaage 10 geöffnet, so werden die Materialien aus der Feststoffwaage über den von Auslaufklappe 11, Einlaßdeckel 3 und Überleitschurre 13 gebildeten Kanal direkt und schnell in die Mischkammer des Mischers 1 eingefüllt. Der Formsand aus der Feststoffwaage 10 gelangt auf diese Weise ohne nennenswerten Materialverlust und ohne wesentlichen Staubaustritt in einem großen Querschnitt in kurzer Zeit in den Mischer 1.
Wie in den Figuren zu sehen ist, sind zusätzlich im Gehäuse 6, 6' Luftdüsen 8,9 angeordnet, die einen Luftstrom auf die Dichtung des Einlaßdeckels 3 und der Bewegungsmechanik des Einlaßdekkels 3 lenken, so daß nach jedem Einfüllvorgang diejenigen Stellen abgeblasen werden, an denen sich Sandablagerung negativ bemerkbar machen könnten, um ein sicheres und dichtes Schließen des Einlaßdeckels 3 zu gewährleisten.
Der Einlaßdeckel 3 des Mischers 1 weist erfindungsgemäß keine besonderen aufwendig ausgeführten Dichtelemente auf. Er wird hier vielmehr einfach durch den in dem Mischer 1 herrschenden Unterdruck gegen die Öffnung des Mischers 1 gedrückt, so daß die Öffnung oder der Deckel 3 lediglich von einem Dichtring umgeben sein sollte. Diese Ausführungsform des Einlaßdeckels 3 beinhaltet jedoch zwangsläufig einen gewissen Abstand zwischen Feststoffwaage 10 und Mischer 1, da der Deckel 3 genügend Raum zum Schwenken braucht. Dieser Abstand wird wie ausgeführt, durch den Materialführungskanal, der aus den Klappen 3, 11 und der Überleitschurre 13 sowie den Seitenwangen 4, 11', 13' gebildet wird, überbrückt. Erfindungsgemäß wird die Beschickungszeit eines solchen Mischers von etwa 30-40 Sekunden, wie es bei den auf dem Markt befindlichen Mischern durchaus üblich ist, auf unter 10 Sekunden verkürzt.
Üblicherweise ist die Mischkammer 16 eines Vakuummischers 1 in einer Vakuumkammer 17 angeordnet. Der prinzipielle Aufbau kann der Figur 2 und detaillierter der Figur 3 entnommen werden. Die Vakuumkammer 17 ist über flexible Dichtungen 18 gegenüber der Mischkammer 16 abgedichtet. Dabei dient die Dichtung 18 lediglich dazu, den Eintritt von Mischgut aus der Mischkammer 16 in die Vakuumkammer 17 zu verhindern. Die Antriebseinheit für den Mischer ist im allgemeinen in der Vakuumkammer 17 aber außerhalb der Mischkammer 16 angeordnet. Aus diesem Grunde ist die zuverlässige Funktion der Dichtung 18 sehr wichtig, da sonst der Zwischenraum 17 häufig gereinigt werden muß, da sonst die Zerstörung des Antriebs aufgrund von festen Mischgutmaterialien möglich ist. Gerade die Beschickungsphase ist für die Dichtung 18 ein sehr kritischer Moment. Aufgrund des Einfüllvorgangs kommt es bereits bei den herkömmlichen Mischern zu einem abrupten Druckanstieg, so daß es immer wieder zu Funktionsausfällen der Dichtung 18 kommt. Dieses Problem wird durch die Beschickung wie sie anhand der Figuren 1a) und 1b) beschrieben wurde, sogar noch verschärft. Erfindungsgemäß steht der Mischbehälter zu Beginn der Beschickung unter Vakuum, so daß der abrupte Druckanstieg im Mischbehälter während der Beschickung noch ausgeprägter ist. Um das Eintreten von Staub in den Zwischenraum 17 zu verhindern, kann beispielsweise eine Gleitringdichtung eingesetzt werden. Da dies jedoch sehr hohe Kosten verursacht, sieht eine erfindungsgemäße Ausführungsform eine verschließbare Luftzuführung 19 vor. Diese Luftzuführung, die in den Figuren 2 und 3 als Druckgebläse ausgeführt ist, ist in der Lage mit Beginn des Beschickungsvorgangs auch den Druck in dem Zwischenraum 17 zu erhöhen. Dabei sollte die Druckerhöhung in der Zwischenkammer 17 in etwa der abrupten Druckerhöhung in der Mischkammer 16 entsprechen oder diese sogar noch übersteigen.
In Figur 3 sind konstruktive Detail der Dichtung 18 zu erkennen. In etwa mit Beginn des Beschikkungsvorgangs wird das Ventil 21 geöffnet, so daß das Druckgebläse 19 Luft in den Zwischenraum 17 zwischen Druckkammerwand 17' und Mischkammerwand 16' einbringt. Die eingebrachte Luft strömt in Pfeilrichtung durch die Spaltdichtungen 18, 22 in die Mischkammer 16. Durch diese Maßnahme wird das Austreten von Staub oder Material aus der Mischkammer 16 in den Zwischenraum 17 wirksam verhindert.
Es versteht sich, daß die Luftzuführung nicht unbedingt eines Druckgebläses 19 oder einer ähnlichen Vorrichtung bedarf, es kann für manche Anwendungsfälle ausreichen, wenn als Luftzuführung lediglich eine verschließbare Öffnung vorgesehen ist, die mit Beginn des Beschickungsvorgangs einfach geöffnet wird, so daß der Druck in der Vakuumkammer bzw. dem Zwischenraum 17 und der Mischkammer 16 in etwa synchron ansteigt.
Mit Beginn der Formsandaufbereitung unter Vakuum muß die Luftzuführung wieder abgeschaltet bzw. verschlossen werden.
In den Figuren 4a) und 4b) ist die Beschickung des Mischers mit der erforderlichen Menge an Anmachwasser dargestellt. Üblicherweise werden zwischen 0,5 und 4% Anmachwasser dem Mischgut zugeführt. Die genaue Menge des zuzuführenden Wassers wird durch eine Messung der Restfeuchte des Altsandes vor dem Mischer oder sogar in dem Mischer bestimmt. Die Restfeuchte des Altsandes und damit die Menge des noch zuzugebenden Anmachwassers hängt von der thermischen Vorbelastung des Altsandes ab. Zudem muß berücksichtigt werden, daß auch das Vakuumkühlverfahren eine gewisse Menge an Wasser verbraucht, da es wie eingangs beschrieben auf dem Entzug von Verdunstungswärme basiert, so daß eine zusätzliche Wassermenge zugegeben werden muß, die während der Vakuumphase verdunstet.
In der Figur 4a) ist eine herkömmliche Anordnung gezeigt. Abgebildet ist ein Wägebehälter 25, welcher über eine Tragekonstruktion 24 an einer Wägezelle 23 aufgehängt ist. Die Wägezelle 23 bestimmt das Gewicht des Wägebehälters 25 einschließlich Tragekonstruktion und Wasserfüllung. Durch Öffnen des Ventils 26 verläßt Wasser über ein Auslaufrohr 27 den Wägebehälter 25 und läuft in ein Einlaufrohr 30. Das Einlaufrohr 29 ist fest mit dem Druckbehälter des Mischers verbunden. Einlaufrohr 30 und Auslaufrohr 27 sind zweckmäßigerweise von einer druckfesten aber flexiblen Manschette 29 umgeben. Damit die Zugabe mit Wasser sehr schnell erfolgen kann, wird das Wasser aus dem Wägebehälter 25 abgezogen und die Menge über den Gewichtsverlust, der über die Wägezelle 23 detektiert wird, bestimmt.
Auch bei der Wasserzuführung kann mit Vorteil die Druckdifferenz zwischen Mischkammer und der Umgebung bzw. in diesem Fall dem Wägebehälter 25 genutzt werden, um die Beschickung deutlich zu beschleunigen. Dies ist beispielsweise dadurch möglich, daß ähnlich der in Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 beschriebenen Formsandbeschickung, die Zuführung des Anmachwassers erfolgt, während der Mischbehälter unter Vakuum besteht. Dies ist aber mit der in Figur 4a) gezeigten Anordnung nur unter in Kaufnahme von anderen Nachteilen möglich.
Bei der in Figur 4a) gezeigten Anordnung verursacht der Unterdruck im Mischbehälters über das Einlaufrohr 30 mit dem Durchmesser D eine Zugkraft auf das Ventil 26. Diese Zugkraft hängt von dem aktuellen Druck im Mischbehälter ab und wirkt sich mit Nachteil auf die Meßgenauigkeit der Wägezelle 23 aus. Selbst die Befüllung des Wägebehälters 25 mit Wasser, während einer Prozeßphase, bei der gar keine Wasserzuführung in die Mischkammer erfolgt, kann nicht genau dosiert werden, da der sich ändernde Druck in der Mischkammer sich immer auch auf die Wägezelle 23 auswirkt.
Die in Figur 4b) gezeigte besondere Ausführungsform sieht daher vor, daß das Ventil 26 nicht am bzw. im Auslaufrohr 26, sondern im bzw. am Einlaßrohr 30 angeordnet wird. In diesem Fall befindet sich die Manschette 29 zwangsläufig oberhalb des Ventils 26 und nicht wie bei herkömmlichen Anlagen unterhalb des Ventils 26. Diese Anordnung hat aber auch den Vorteil, daß der verfälschende Einfluß des Mischkammerdrucks auf die Wägezelle 23 zum einen nur während der Ventilöffnung auftritt und zum anderen der Druck nur über den deutlich kleineren Querschnitt d' des Auslaufrohres auf die Wägezelle 23 wirkt.
Durch diese Anordnung kann der Wägebehälter 25 bei geschlossenem Ventil 26 zuverlässig mit der gewünschten Menge befüllt werden. Der Wiegefehler während des geöffneten Ventils kann durch eine Tarakorrektur leicht korrigiert werden.
Für besonders genaue Dosierungen kann die Tarakorrektur mit Hilfe des Dosierrechners 31 und dem Druckmesser 33 erfolgen. Der Druckmesser 33 erfaßt den aktuellen Druck in der Mischkammer und gibt diesen Wert an den Dosierrechner 31 weiter. Der Dosierrechner 31 errechnet die von der Mischkammer auf die Wägezelle 23 ausgeübte Zugkraft und korrigiert das Wiegeergebnis, so daß Anmachwasser sehr genau dosiert werden kann.
Durch Ausnutzung der Druckdifferenz zwischen Mischkammer und Umgebungsdruck kann die Einfülldauer stark herabgesetzt werden. So kann beispielsweise auch der Querschnitt d' des Auslaufrohres verkleinert werden, so daß der verfälschende Einfluß der Zugkraft noch weiter herabgesetzt wird. Dadurch wird zwar die Einfüllgeschwindigkeit zwangsweise erhöht, dies wird jedoch durch die Vakuumbefüllung mehr als kompensiert.
Das Einbringen des Anmachwassers unter Vakuum hat zusätzlich den Vorteil, daß das Wasser sofort fein verteilt wird und sich nebelartig in der Mischkammer ausbreitet.
Die Durchmischung des Anmachwassers mit dem Mischgut kann noch verbessert und vor allem beschleunigt werden, wenn das Anmachwasser über eine Vorrichtung, wie sie in den Figuren 5a) und 5b) gezeigt ist, zugeführt wird. In dem Mischer 1 ist eine Mischwelle 34 mit Mischwerkzeugen 35 vorgesehen. Die Mischwelle 34 wird außerhalb des Behälters in einem Lager 32 gehalten. Oberhalb des Lagers ist eine Drehverbindung 31 mit dem Einlaufrohr 30 verbunden. Das aus einer Dosiervorrichtung, vorzugsweise aus der im Zusammenhang mit Figur 4b) beschriebenen Wasserwaage, in Pfeilrichtung strömende Wasser wird über die Drehverbindung 31 in die Längsbohrung 33 der Mischwelle 34 geleitet. Die Längsbohrung 33 ist auf verschiedenen Höhen mit Rohren oder Schläuchen 36 mit Austrittsdüsen 37 verbunden. Bedingt durch das im Mischbehälter herrschende Vakuum, wird das Wasser durch das beschriebene Zufuhr- und Verteilsystem direkt in das Mischgut eingesaugt, ohne daß Pumpen oder andere Fördereinrichtung notwendig sind. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt sogar die Verarbeitung von rückgeführtem Kondenswasser aus einer Wärmetauscheranlage des Vakuumkühlprozesses. Das Kondenswasser ist im allgemeinen mit Feinstoffen verunreinigt, so daß die Beschickung dieses Wassers bei der Verwendung von Pumpen oder herkömmlichen Düsen nicht in Frage kommt, da durch die Feinstoffe eine Pumpe sehr schnell verschleißt und die Düsen häufig verstopft sind. Nach der vorliegenden Erfindung kann jedoch dieses Wasser ohne vorheriges aufwendiges Reinigungsverfahren direkt wieder verwendet werden.
Eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Figur 6 dargestellt. Hier werden pulvrige Additive unter Ausnutzung der Druckdifferenz (Prinzip der Saugförderung) zwischen Mischbehälter und Umgebung mit Erfolg ausgenutzt.
Üblicherweise werden diese Additive, oftmals auch qualitätsbestimmende Mischgutbestandteile genannt, unter Druck in den Mischer eingeblasen. Dazu müssen jedoch geeignete Druckspeicher für die Förderluft zur Verfügung gestellt werden. Neben dem unerwünschten zusätzlichen Platzverbrauch ist der Verbrauch an teurer Druckluft nicht zu vernachlässigen. Zudem kann der Vakuumkühlungsprozeß nicht bereits während der Zugabe von Additiven erfolgen, da mit der Zugabe der Additive unter Druck auch zwangsläufig ein Druckanstieg im Mischbehälter verbunden ist. Zudem kann der Druckluftstoß in der Mischkammer nachteilige Folgen zeigen. Neben der eingeschränkten Dichtfunktion der Dichtung 8, wie bereits in Zusammenhang mit Figur 2 und 3 beschrieben, kann der Luftstoß auch die gleichmäßige Durchmischung des Mischguts mit dem Anmachwasser und den Additiven verzögern.
Erfindungsgemäß werden die beschriebenen Nachteile durch die Zuführung der pulvrigen Additive mit Hilfe eines vorzugsweise stationären Mischwerkzeugs 39 bzw. seines Tragarms 41 überwunden. Das stationäre Mischwerkzeug 39 dient in erster Linie der Materialumlenkung. Aufgrund der in der Figur 6 gezeigten Anordnung übernimmt das Mischwerkzeug 39 zusätzlich die Funktion der Abreinigung der Behälterwand des Mischers 1. Der Mischer 1 bzw. die Mischkammer dreht sich in der Figur 6 von oben blickend gegen den Uhrzeigersinn. Das Mischwerkzeug 'schabt' entlang der Behälterwand und reinigt diese von unvermischten Mischgutbestandteilen. Das Mischwerkzeug lenkt das Mischgut vom Rand des Behälters zur Mitte des Behälters 1 hin. Das Mischwerkzeug 39 ist mittels eines Tragarms 41 befestigt. Der Tragarm 41 ist hohl ausgebildet, so daß pulvrige Additive, deren Menge mit Hilfe der Dosierwaage 43 bestimmt wurde, über die Zuführung 42 in den Hohlraum 40 des Tragarms geführt werden können. Durch die Druckdifferenz zwischen Mischbehälter und Umgebung werden die Additive in die Mischkammer eingesogen. Der Hohlraum 40 ist mit einer Zuführdüse 45 verbunden, deren Austrittsöffnung so angeordnet ist, daß die eingesaugten Additive möglichst radial nach innen geführt werden. Die in Figur 6 gezeigte Ausführungsform nutzt für die Einbringung der Additive nach innen die Sogwirkung, die sich im Anschluß an das Mischwerkzeug 39 bildet, aus. Zu diesem Zweck weist das Mischwerkzeug 39 in der Nähe des Bodens sogar noch einen verlängerten Bereich 39' auf, der in Strömungsrichtung des Mischguts im wesentlichen direkt vor der Austrittsöffnung der Zuführdüse 45 angeordnet ist.
Durch diese trickreiche Anordnung und die erfindungsgemäße Ausnutzung der Druckdifferenz können die Additive einfach und kostengünstig zugeführt werden. Zudem erfolgt die Durchmischung sehr effektiv und vor allem zügig.
Das für die Zufuhr von Additiven konstruierte Hohlwerkzeug kann mit Vorteil auch zur Belüftung, d. h. für den Druckausgleich, des Mischbehälters verwendet werden, wenn der Vakuumkühlprozeß beendet ist. Dazu wird einfach Luft durch die Zuführung 44 in den Mischbehälter eingesaugt. Die Zuführung der Luft direkt in das Mischgut, d. h. unterhalb der Mischgutschicht, hat den großen Vorteil, daß das Mischgut aufgrund der auftretenden Druckwelle nicht vorübergehend verdichtet wird, wie dies bei den herkömmlichen Mischern der Fall ist, sondern die Luft in das Mischgut eingemischt werden kann.
In der Figur 7 ist eine alternative Ausführungsform der Beschickungsöffnung des Mischers 1 gezeigt. Der Mischer 1 besitzt in dieser Ausführungsform keinen Deckel. Es ist lediglich ein, die Einfüllöffnung umgebender, druckfester, starrer Überleittrichter 46 vorgesehen. Oberhalb des Überleittrichters ist ein ebenfalls druckfestes aber bewegliches Gehäuse 47 vorgesehen, daß über eine druckfeste, flexible Verbindung 48 mit dem Überleittrichter 46 verbunden ist. Der Wägebehälter 49 dient der Dosierung des zuzugebenden Mischguts. Aus dem Gewicht des Wägebehälters 49, welches über die Kraftaufnehmer 51 ermittelt wird, kann auf die Füllmenge rückgeschlossen werden. Der Wägebehälter 49 weist an seinem unteren Ende eine druckdichte Verschlußkappe 11 auf, die über einen Betätigungshebel 52 geöffnet und geschlossen werden kann. Zusätzlich sind Schließhalterungen 51 vorgesehen, die dem vakuumdichten Halten der Verschlußkappe an dem Wägebehälter 49 dient.
Diese Ausführungsform erlaubt die Zugabe des Mischguts unter Vakuum. Der Einfüllvorgang läuft wie folgt ab. Zunächst ist die Verschlußkappe 11 des Wägebehälters 49 verschlossen. Der Mischbehälter 1 ist evakuiert, so daß auch innerhalb des Überleittrichters 46 und des druckfesten Gehäuses 47 Unterdruck herrscht. Nun wird das Mischgut in den Wägebehälter 49 gefüllt und die Füllmenge über die Druckaufnehmer 50 bestimmt. Bei der Bestimmung der Füllmenge ist zu berücksichtigen, daß die Druckdifferenz zwischen dem Gehäuse 47 und dem Inneren des Wägebehälters 49 die Wägung über die Kraftaufnehmer 50 verfälscht. Dies muß bei der Berechnung des Nettogewichts beachtet werden. Der Wägebehälter 49 sowie das fest mit dem Wägebehälter verbundene Gehäuse 47 kann sich je nach Füllgewicht und Druckdifferenz leicht in vertikaler Richtung verschieben. Diese Vertikalbewegung, wird durch die flexible Verbindung 48, die in Figur 7 links in der Detailvergrößerung deutlich dargestellt wird, ermöglicht.
Als nächstes werden die Schließhalterungen 51, die die Verschlußkappe klammerartig umgreifen um die Achse 53 nach außen geschwenkt, wie in Figur 7 in der rechten Detailansicht zu erkennen ist. Die Verschlußkappe wird somit entriegelt und kann nun mit Hilfe des Betätigungshebels 52 geöffnet werden. Die Druckdifferenz zwischen der Feststoffwaage und dem Mischbehälter sorgt in Kombination mit der großen Beschickungsöffnung für eine zügige Beschickung. Zudem kann durch diese Ausführungsform ein Deckel einschließlich des dafür notwendigen Antriebs eingespart werden. Zudem ist bei dieser Ausführungsform eine geringere Bauhöhe notwendig, da der Schwenkbereich für den Mischkammerdeckel nicht benötigt wird, und die Verschlußkappe der Feststoffwaage so ausgebildet werden kann, daß sie in den Überleittrichter oder sogar in die Mischbehälteröffnung während des Öffnens eintaucht.
Es versteht sich, daß alle beschriebenen Ausführungsformen auch mit kleineren Mischbehälteröffnungen verwirklicht werden können, auch wenn dann die Beschickungsgeschwindigkeit notwendigerweise etwa geringer ist. Je nach Anwendungsfall kann jedoch eine der beschriebenen Ausführungsformen auch in Kombination mit einer kleineren Beschickungsöffnung von Vorteil sein.

Claims

Verfahren zur Aufbereitung von Formsand durch einen Mischprozeß in einem Mischer (1), wobei die Aufbereitung zumindest teilweise unter Vakuum erfolgt, wobei der Formsand aus einer Abzugsöffnung einer Vorrichtung zum Zuführen der zu mischenden Bestandteile zumindest zeitweise in einem Volumenstrom von mindestens 100 l/s durch eine Öffnung in dem Mischer mit einer Öffnungsquerschnittsfläche von mindestens 0,25m² über einen Zwischenraum in eine verschließbare Einfüllöffnung des Mischers zugegeben wird, wobei ein Deckel der Einfüllöffnung des Mischers und/oder der Abzugsöffnung der Zuführungsvorrichtung mit seitlichen Wangen verwendet wird, welcher im geöffneten Zustand eine Überleitschurre bildet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenz zwischen Umgebungsdruck und dem Druck in einer Mischkammer des Mischers (1) entweder als alleiniger oder überwiegender Antrieb für zumindest einen Einbringvorgang von Wasser oder eines Mischgutbestandteils oder zur Beschleunigung des Einbringvorgangs genutzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der qualitätsbestimmenden Mischgutbestandteile, der sogenannten Additive, während des Mischprozesses eingebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Mischgutbestandteile in einer vorbestimmten Reihenfolge nacheinander in den Mischer (1) eingebracht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Wasser erst in den Mischer (1) eingebracht wird nachdem die anderen Mischgutbestandteile im wesentlichen gleichzeitig in den Mischer (1) eingebracht worden sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil des Wassers mit Hilfe einer vorzugsweise rotierenden Zuführeinrichtung (34) direkt in das Mischgut eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil des Wassers über eine Zuführeinrichtung in das Mischgut eingebracht wird, die mit einem Mischwerkzeug (34) gekoppelt ist oder in ein Mischwerkzeug (34) integriert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die qualitätsbestimmenden Mischgutbestandteile unterhalb des Füllspiegels des Mischguts in den Mischer (1) eingebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die qualitätsbestimmenden Mischgutbestandteile im wesentlichen in einen zylindrischen zentralen Bereich eingebracht werden, dessen obere Begrenzung im wesentlichen der Füllspiegel ist, dessen untere Begrenzung der Boden des Mischers (1) ist und dessen Radius höchstens 90% des Radius der Mischkammer beträgt.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die qualitätsbestimmenden Mischgutbestandteile derart in den Mischer (1) eingebracht werden, daß sie eine Bewegungskomponente in radialer Richtung zum Zentrum des Mischers (1) hin aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der qualitätsbestimmenden Mischgutbestandteile mit Luft gemischt in den Mischer (1) eingebracht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß für das Belüften der Mischkammer der Druckausgleich über eine Zuführung (45) erfolgt, die in der Mischkammer unterhalb des Mischgutfüllspiegels endet.
Vorrichtung zum Aufbereiten von Formsand mit einem Mischer (1), welche eine Vakuumkammer (16) aufweist oder in einer Vakuumkammer (16) angeordnet ist, die im wesentlichen vakuumdicht verschlossen werden kann, mit Vorrichtungen zur Zuführung der zu mischenden Bestandteile, mindestens einem Mischwerkzeug (34) sowie einer Vorrichtung (38) zum Abziehen des fertigen Gemischs, wobei mindestens eine verschließbare Zuführungsverbindung für Mischgutbestandteile von dem Mischbehälter nach außen besteht oder herstellbar ist, wobei die Zuführungsöffnung eine Öffnungsquerschnittsfläche von mindestens 0,25m² aufweist, wobei eine im wesentlichen vakuumdicht verschließbare Einfüllöffnung des Mischers über einen Zwischenraum (6,6') mit der Abzugsöffnung mindestens einer Zuführungsvorrichtung verbindbar ist und die Einfüllöffnung des Mischers und/oder die Abzugsöffnung der Zuführungsvorrichtung einen Deckel (3,11) mit seitlichen Wangen (4,11') aufweist, der dadurch im geöffneten Zustand eine Überleitschurre bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung entweder allein durch die Druckdifferenz zwischen Umgebungsdruck und dem Druck in der Mischkammer des Mischers erfolgt oder die Zuführung zumindest durch diese Druckdifferenz beschleunigt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsvorrichtung als Dosierwaage ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (6, 6') vakuumdicht ausgeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein bewegbares Schurrenteil (13, 13') vorgesehen ist, das unabhängig von einem Deckel (3, 11) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuervorrichtung vorgesehen ist, die nacheinander zum Zwecke der Zuführung zunächst den Deckel (3) der Einfüllöffnung öffnet, dann das bewegbare Schurrenteil (13) in eine Funktionsstellung bringt und dann den Deckel (11) der Zuführeinrichtung öffnet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer (16) in einem Druckbehälter (17') angeordnet ist und daß innerhalb des Druckbehälters (17'), aber außerhalb der Mischkammer (16), eine verschließbare Luftzuführung (19) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerung vorgesehen ist, die die Luftzuführung (19) öffnet, wenn Mischgutbestandteile zugeführt werden und die Luftzuführung (19) verschließt, wenn der Vakuumbehälter vakuumdicht verschlossen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zuführeinrichtung für Wasser derart angeordnet ist, daß das Wasser durch oder entlang eines vorzugsweise exzentrisch angeordneten Mischwerkzeugs (34) mit Mischflügeln (35) geführt wird und im wesentlichen im Bereich der Mischflügelenden (37) dem Mischgut zugeführt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsaustrittsöffnung (37) in der Zuführeinrichtung für Wasser in unterschiedlichen Tiefen unterhalb des Mischgutspiegels angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrichtung für Wasser eine Wasserdosierwaage (25) ist, wobei Dosierwaage (25) und Mischer mit einer zumindest zum Teil elastischen Leitung (27, 29, 30) verbunden sind, die durch ein Ventil (26) verschlossen werden kann, wobei das Ventil (26) direkt an dem Mischers (1) angeordnet ist, so daß sich der elastische Teil der Leitung (29) zwischen Ventil (26) und Dosierwaage (25) befindet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der qualitätsbestimmenden Mischgutbestandteile mit Hilfe einer Zugabelanze (41) unterhalb des Mischgutspiegels vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (45) der Zugabelanze (41) tangential zur Strömungsrichtung des Mischguts ausgerichtet ist und vorzugsweise in Strömungsrichtung zeigt.