Verfahren und Einrichtung zum Aushärten von Giesserei-Kernen

Abstract

 Beim Verfahren zum Aushärten von Giesserei-Kernen aus sandhaltigen Formstoffen, wird der Kern zu seiner Härtung in einem Kern-Formwerkzeug (20) über eine am Kern-Formwerkzeug (20) gasdicht ankoppelbare Begasungsplatte (30) einem Katalysatordampf- Trägergas-Gemisch und nachfolgend einem Druckluftstrom, je mit vorgegebenem Druck ung vorgegebener Temperatur, ausgesetzt.
Hierbei wird, vorzugsweise während des Kernschusses, das Amin in flüssiger Form dosiert einer Erhitzer- und Mischstufe (17) zugeführt und dort in seinen gasförmigen Zustand überführt, ferner, nach gasdischter Ankopplung der Begasungsplatte (30), für eine zeitgesteuerte Begasung erhitzte Druckluft innerhalb einer vorgegebenen Zeit und unter proportionalem Druckanstieg durch die mit dem Armingas belasteten Erhitzer- und Mischstufe hindurchgeführt und von dort als Katalysatordampf-Trägergas-Gemisch durch den sandhaltigen Formstoff im Kern-Formwerkzeug (20) hindurchgeleitet und ferner dann für eine zeitgesteuerte Spülung erhitzte Druckluft innerhalb einer vorgegebenen Zeit durch den begasten sandhaltigen Formstoff im Kern-Formwerkzeug (20) hindurchgeleitet.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aushärten von Giesserei-Kernen aus sandhaltigen Formstoffen, bei welchem der Kern zu seiner Härtung in einem Kern-Formwerkzeug über eine am Kern-Formwerkzeug gasdicht ankoppelbare Begasungsplatte einem Katalysatordampf-Trägergas-Gemisch und nachfolgend einem Druckluftstrom, je mit vorgegebenem Druck und vorgegebener Temperatur, ausgesetzt wird.

[0002] Solche kalthärtenden Verfahren sind bekannt, wie etwa das sogenannte Coldbox-Verfahren, bei dem dem Kernsand zwei Komponenten eines Kunstharzsystems zugefügt werden, welche dann mit dem Sand aushärten, sobald ein Amin, etwa ein Alkylamin oder ein Methyl-Formiat, als Katalysator zugegeben wird.

[0003] Die eine Komponente könnte hierbei z.B. ein Polyesterharz, ein Polyätherharz oder ein beliebiges Kunstharz flüssiger Konsistenz mit reaktiven Hydroxylgruppen sein; die zweite Komponente ist auf jeden Fall ein organisches Isocyanat. Die beiden Komponenten werden mit dem Formsand gründlich vermischt und dann verformt. Um hier nun die Reaktion zu katalysieren und die Handhabung und den Gebrauch der insbesondere Amine zuverlässig zu gestalten, sind bisher verschiedene Anstrengungen unternommen worden.

[0004] Die bekannten Verfahren haben aber einen gemeinsamen Nachteil, indem der Aushärtevorgang eine erhebliche Zeitdauer beansprucht. Beispielsweise nimmt die Ausformung des Kern-Sand-Gemisches im Formwerkzeug auf einer Kern-Schiess-Maschine oft nur Bruchteile einer Sekunde in Anspruch, wogegen die nachfolgende Begasung zur Aushärtung des Kernes über mehrere Sekunden zu erfolgen hat, was die Begasung natürlich zu einem enormen Kostenträger macht.

[0005] Um die Begasungszeit bzw. Aushärtezeit zu verringern, hat man dann in der Regel den Anteil der Amine überdosiert, unter der Gefahr, dass ein Wiederanlösen der Binder erfolgen konnte, was die mögliche Endfestigkeit des Kernes auf ca. 80 bis 85% vermindert.

[0006] Bei einem weiteren Verfahren (EP 0229959 der gleichen Anmelderin) werden Dosierpumpen zwischen der Katalysator-Quelle und der Mischstelle von Trägergas und Katalysator eingeschaltet, um den Katalysator besser dosieren zu können, was allerdings auch hier nur zu einem unbefriedigenden Ergebnis führen kann, da die Druckverhältnisse im Katalysator-Vorlauf bei jedem Dosiervorgang zunächst absolut indifferent sind.

[0007] Weiter wurde vorgeschlagen (CH-Patent 603276 der gleichen Anmelderin), sowohl das Katalysatordampf-Trägergas-Gemisch als auch die Druckluft je in einem Dosierbehälter temporär zu speichern und aus diesen Dosierbehältern dann nacheinander schlagartig in den Kern einzuschiessen, wobei die Druckluft mit einem grösseren Volumen gespeichert und auf eine höhere Temperatur aufgeheizt wird als das Katalysatordampf-Trägergas-Gemisch.
Für diese Massnahmen aber ist der technische Aufwand enorm und Anlagen dieser Art lassen wenig Variable zu.

[0008] Ferner beschreibt die EP 0881 014 der gleichen Anmelderin ein Verfahren der vorgenannten Art, bei dem die Ventilmittel ein Mehrweg-Ventil in der Vorlaufleitung des Vorlagebehälters umfassen, welches temporär auf eine Rücklaufleitung zum Vorlagebehälter umschaltbar ist zum Druckausgleich im Vorlaufsystem.

[0009] Diese Massnahmen gestatten, die Druckverhältnisse im Katalysator-Vorlauf bei jedem Dosiervorgang konstant zu halten, nachdem vorgängig jeweils Druckausgleich erfolgt.

[0010] Der heutigen Technik entsprechend sind dabei die betreffenden Umschaltungen programmsteuerbar.

[0011] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist nun ein Verfahren zum Aushärten von Giesserei-Kernen aus sandhaltigen Formstoffen zu schaffen, welches Verfahren eine wesentlich verkürzte Begasungs- und Spülzeit bei einem Minimum an notwendigem Armin gewährleistet.

[0012] Dies wird erfindungsgemäss zunächst dadurch erreicht,
   dass, vorzugsweise während des Kernschusses, das,Amin in flüssiger Form dosiert einer Erhitzer- und Mischstufe zugeführt und dort in seinen gasförmigen Zustand überführt wird;
   dass dann, nach gasdichter Ankopplung der Begasungsplatte, für eine zeitgesteuerte Begasung erhitzte Druckluft innerhalb einer vorgegebenen Zeit und unter proportionalem Druckanstieg durch die mit dem Armingas belasteten Erhitzer- und Mischstufe hindurchgeführt und von dort als Katalysatordampf-Trägergas-Gemisch durch den sandhaltigen Formstoff im Kern-Formwerkzeug hindurchgeleitet wird; und
   dass dann für eine zeitgesteuerte Spülung erhitzte Druckluft innerhalb einer vorgegebenen Zeit über separate Zuleitungsmittel durch den begasten sandhaltigen Formstoff im Kern-Formwerkzeug hindurchgeleitet wird.

[0013] Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens besteht dann darin, dass die Druckluft für eine Begasung mit steigender Erhitzung des Katalysatordampf-Trägergas-Gemisches variabel erhitzbar ist, um eine sogenannte Konturenhärtung zu erreichen.

[0014] Ferner ist es vorteilhaft, wenn die als Spülluft dienende Druckluft zusätzlich erhitzbar ist, wenn weiter vor der Zuführung des Amins in flüssiger Form in die Erhitzer- und Mischstufe im Vorlauf Druckausgleich hergestellt wird und wenn das Katalysatordampf-Trägergas-Gemisch auf seinem Weg zum Kern-Formwerkzeug wärmebegleitet ist.

[0015] Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Aushärten von Giesserei-Kernen aus sandhaltigen Formstoffen, bei welcher Einrichtung der Kern zu seiner Härtung in einem Kern-Formwerkzeug über eine am Kern-Formwerkzeug gasdicht ankoppelbare Begasungsplatte o. dgl. einem Katalysatordampf-Trägergas-Gemisch und nachfolgend einem Druckluftstrom, je mit vorgegebenem Druck und vorgegebener Temperatur, ausgesetzt wird.

[0016] Erfindungsgemäss zeichnet sich diese Einrichtung dadurch aus, dass das Amin in flüssiger Form aus einem Vorratsbehälter mittels Durchflussmesser o. dgl. dosiert in eine Erhitzer- und Mischstufe gelangt und dort in seinen gasförmigen Zustand überführt wird, welche Erhitzer- und Mischstufe zudem mit einer Druckluftquelle über einen proportionalen Druckregler und einen Vorerhitzer sowie Umschaltventilmittel in Strömungsverbindung steht, um für eine zeitgesteuerte Begasung erhitzte Druckluft innerhalb einer vorgegebenen Zeit durch die mit dem Armingas belasteten Erhitzer- und Mischstufe hindurchzuführen, welche Erhitzer- und Mischstufe über eine durch ein Ventil verschliessbare Leitung mit dem Kern-Formwerkzeug resp. der Begasungsplatte verbunden ist, um das Katalysatordampf-Trägergas-Gemisch durch den sandhaltigen Formstoff im Kern-Formwerkzeug hindurchzuleiten, wobei für eine zeitgesteuerte Spülung mit der erhitzten Druckluft die Druckluftquelle über die Umschaltventilmittel und gegebenenfalls einem Nacherhitzer und einem Sperrventil mit dem Kern-Formwerkzeug resp. der Begasungsplatte in Strömungsverbindung steht.

[0017] Hierbei kann in vorteilhafter Ausgestaltung für eine variable Erhitzbarkeit der Druckluft dem Vorerhitzer eine Temperatursteuerung zugeschaltet sein und vor der Zuführung des Amins in flüssiger Form in die Erhitzer- und Mischstufe der Vorlauf des Flüssig-Amin-Behälters mit dem Durchflussmesser über ein Umschaltventil temporär auf eine Rücklaufleitung zum Vorlagebehälter umgeschaltet werden zum Druckausgleich im Vorlaufsystem.

[0018] Eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist nachfolgend anhand der Zeichnung, welche im Blockschema die erfindungsgemässe Einrichtung zum Aushärten von Giesserei-Kernen zeigt, näher erläutert.

[0019] Die gezeigte, an ein Kern-Formwerkzeug 20 einer nicht näher gezeigten Kern-Schiessmaschine anschliessbare Einrichtung zum Aushärten von Giesserei-Kernen aus einem Sand enthaltenden Formstoff, umfasst zunächst eine mit dem Kern-Formwerkzeug 20 gasdicht ankoppelbare Begasungsplatte oder -haube 30 mit einer vorgeschalteten Erhitzer- und Mischstufe 17 zur Überführung des flüssigen Amins in seinen gasförmigen Zustand und zur Erzeugung eines der Begasung des Kernes dienenden Katalysatordampf-Trägergas-Gemisches, wie das nachfolgend noch näher erläutert wird.

[0020] Erfindungsgemäss gelangt das Amin in flüssiger Form aus einem Vorratsbehälter 4 mittels Durchflussmesser 9 o. dgl. dosiert in die Erhitzer- und Mischstufe 17, wo es in seinen gasförmigen Zustand überführt wird. Die Erhitzer- und Mischstufe 17 steht zudem mit einer Druckluftquelle 21 über einen proportionalen Druckregler 1 und einen Vorerhitzer 16 sowie Umschaltventilmittel 3 in Strömungsverbindung, um für eine zeitgesteuerte Begasung erhitzte Druckluft innerhalb einer vorgegebenen Zeit durch die mit dem Armingas belasteten Erhitzerund Mischstufe 17 hindurchzuführen, welche Erhitzer- und Mischstufe 17 über eine durch ein Ventil 11 verschliessbare und vorzugsweise beheitzbare Leitung 15 mit dem Kern-Formwerkzeug 20 resp. der Begasungsplatte 30 verbunden ist, um das Katalysatordampf-Trägergas-Gemisch durch den sandhaltigen Formstoff im Kern-Formwerkzeug 20 hindurchzuleiten, wobei für eine zeitgesteuerte Spülung mit der erhitzten Druckluft die Druckluftquelle 21 über die Umschaltventilmittel 3 und gegebenenfalls einem Nacherhitzer 18 und einem Sperrventil 12 mit dem Kern-Formwerkzeug 20 resp. der Begasungsplatte 30 in Strömungsverbindung steht.

[0021] Hierbei ist für eine variable Erhitzbarkeit der Druckluft dem Vorerhitzer 16 eine Temperatursteuerung 22 zugeschaltet. Ähnlich sind auch der Erhitzer- und Mischstufe 17 eine Temperatursteuerung 23 und dem Nacherhitzer 18 eine Temperatursteuerung 24 zugeschaltet.

[0022] Vor der Zuführung des Amins in flüssiger Form in die Erhitzer- und Mischstufe 17 ist der Vorlauf 25 mit Absperrventil 5, Filter 6, Steuerventil 7, Pumpe 8 und Durchflussmesser 9 des Flüssig-Amin-Behälters 4 über ein Umschaltventil 10 temporär auf eine Rücklaufleitung 26 zum Vorlagebehälter 4 umschaltbar zum Druckausgleich im Vorlaufsystem.

[0023] Ferner ist die Begasungsplatte 30 mit einem Entlüftungsventil 13 versehen.

[0024] Der heutigen Technik entsprechend sind dabei die betreffenden Umschaltungen und Steuerungen über eine Steuerschaltung 14 programmsteuerbar.

[0025] Somit ist es nunmehr möglich, dass das Amin in flüssiger Form dosiert einer Erhitzer- und Mischstufe zugeführt und dort in seinen gasförmigen Zustand überführt wird; dass dann, nach gasdichter Ankopplung der Begasungsplatte, für eine zeitgesteuerte Begasung erhitzte Druckluft innerhalb einer vorgegebenen Zeit und unter proportionalem Druckanstieg durch die mit dem Armingas belasteten Erhitzer- und Mischstufe hindurchgeführt und von dort als Katalysatordampf-Trägergas-Gemisch durch den sandhaltigen Formstoff im Kern-Formwerkzeug hindurchgeleitet wird; und dass dann für eine zeitgesteuerte Spülung erhitzte Druckluft innerhalb einer vorgegebenen Zeit durch den begasten sandhaltigen Formstoff im Kern-Formwerkzeug hindurchgeleitet wird. Ferner ist es nunmehr möglich, die Druckluft für eine Begasung mit steigender Erhitzung des Katalysatordampf-Trägergas-Gemisches variabel zu erhitzen, um eine sogenannte Konturenhärtung zu erreichen. Ferner kann die als Spülluft dienende Druckluft zusätzlich erhitzt und weiter vor der Zuführung des Amins in flüssiger Form in die Erhitzer- und Mischstufe im Vorlauf Druckausgleich hergestellt und das Katalysatordampf-Trägergas-Gemisch auf seinem Weg zum Kern-Formwerkzeug wärmebegleitet werden.

[0026] Durch diese erfindungsgemässen Vorkehrungen lässt sich nunmehr eine wesentlich verkürzte Begasungs- und Spülzeit bei einem Minimum an notwendigem Armin gewährleisten.

Ansprüche

1. Verfahren zum Aushärten von Giesserei-Kernen aus sandhaltigen Formstoffen, bei welchem der Kern zu seiner Härtung in einem Kern-Formwerkzeug über eine am Kern-Formwerkzeug gasdicht ankoppelbare Begasungsplatte einem Katalysatordampf-Trägergas-Gemisch und nachfolgend einem Druckluftstrom, je mit vorgegebenem Druck und vorgegebener Temperatur, ausgesetzt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass, vorzugsweise während des Kernschusses, das Amin in flüssiger Form dosiert einer Erhitzer- und Mischstufe zugeführt und dort in seinen gasförmigen Zustand überführt wird;
dass dann, nach gasdichter Ankopplung der Begasungsplatte, für eine zeitgesteuerte Begasung erhitzte Druckluft innerhalb einer vorgegebenen Zeit und unter proportionalem Druckanstieg durch die mit dem Armingas belasteten Erhitzer- und Mischstufe hindurchgeführt und von dort als Katalysatordampf-Trägergas-Gemisch durch den sandhaltigen Formstoff im Kern-Formwerkzeug hindurchgeleitet wird; und
dass dann für eine zeitgesteuerte Spülung erhitzte Druckluft innerhalb einer vorgegebenen Zeit über separate Zuleitung durch den begasten sandhaltigen Formstoff im Kern-Formwerkzeug hindurchgeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft für eine Begasung mit steigender Erhitzung des Katalysatordampf-Trägergas-Gemisches variabel erhitzbar ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die als Spülluft dienende Druckluft zusätzlich erhitzbar ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Zuführung des Amins in flüssiger Form in die Erhitzer- und Mischstufe im Vorlauf Druckausgleich hergestellt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Katalysatordampf-Trägergas-Gemisch auf seinem Weg zum Kern-Formwerkzeug wärmebegleitet ist.

6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, zum Aushärten von Giesserei-Kernen aus sandhaltigen Formstoffen, bei welchem der Kern zu seiner Härtung in einem Kern-Formwerkzeug (20) über eine am Kern-Formwerkzeug gasdicht ankoppelbare Begasungsplatte (30) o. dgl. einem Katalysatordampf-Trägergas-Gemisch und nachfolgend einem Druckluftstrom, je mit vorgegebenem Druck und vorgegebener Temperatur, ausgesetzt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Amin in flüssiger Form aus einem Vorratsbehälter (4) mittels Durchflussmesser (9) o. dgl. dosiert in eine Erhitzer- und Mischstufe (17) gelangt und dort in seinen gasförmigen Zustand überführt wird, welche Erhitzer- und Mischstufe (17) zudem mit einer Druckluftquelle (21) über einen proportionalen Druckregler (1) und einen Vorerhitzer (16) sowie Umschaltventilmittel (3) in Strömungsverbindung steht, um für eine zeitgesteuerte Begasung erhitzte Druckluft innerhalb einer vorgegebenen Zeit und unter proportionalem Druckanstieg durch die mit dem Armingas belasteten Erhitzer- und Mischstufe (17) hindurchzuführen, welche Erhitzerund Mischstufe (17) über eine durch ein Ventil (11) verschliessbare Leitung (15) mit dem Kern-Formwerkzeug (20) resp. der Begasungsplatte (30) verbunden ist, um das Katalysatordampf-Trägergas-Gemisch durch den sandhaltigen Formstoff im Kern-Formwerkzeug (20) hindurchzuleiten, wobei für eine zeitgesteuerte Spülung mit der erhitzten Druckluft die Druckluftquelle (21) über die Umschaltventilmittel (3) und gegebenenfalls einem Nacherhitzer (18) und einem Sperrventil (12) mit dem Kern-Formwerkzeug (20) resp. der Begasungsplatte (30)in Strömungsverbindung steht.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für eine variable Erhitzbarkeit der Druckluft dem Vorerhitzer (16) eine Temperatursteuerung (22) zugeschaltet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Zuführung des Amins in flüssiger Form in die Erhitzer- und Mischstufe (17) der Vorlauf (25) des Flüssig-Amin-Behälters (4) mit dem Durchflussmesser (9) über ein Umschaltventil (10) temporär auf eine Rücklaufleitung (26) zum Vorlagebehälter (4) umschaltbar ist zum Druckausgleich im Vorlaufsystem.

Zeichnung