铸造砂冷却器的制造方法
【专利摘要】本实用新型有关于一种铸造砂冷却器,铸造砂冷却器包括砂腔室，所述砂腔室具有空气入口和空气出口，所述空气入口可选地具有风扇用于将空气进给到所述砂腔室内，所述空气出口可选地具有风扇用于将空气从所述砂腔室吸出。为了提供其中在冷却操作期间空气出口的砂排放量显著减少的改进的铸造砂冷却器，根据本实用新型，提出了一种动态风力筛分器，这种动态风力筛分器可绕轴线旋转并且被布置成使得通过所述空气出口离开所述砂腔室的基本上全部空气流动通过所述动态风力筛分器。
【专利说明】
铸造砂冷却器
技术领域
[0001]本实用新型涉及关于一种用来冷却温热的翻砂铸造砂的设备。这种设备也被称作铸造砂冷却器。
【背景技术】
[0002]如果对翻砂铸造砂进行处理，用过的翻砂铸造砂可以再使用。为此目的，必须冷却用过的砂。
[0003]例如，从DE I 508 698已知这种设备。本文所描述的设备包括混合容器并且具有承载混合工具的两个竖直排列的驱动轴。待冷却的翻砂铸造砂在一侧弓I入到混合容器内并且在另一侧移除。当待冷却的型砂在设备中时，利用混合工具使翻砂完全混合。此外，在容器的正底部，混合容器具有用于将空气进给到容器壁中的开口。
[0004]利用这种设备试图生产一种洒水的、机械辅助的流化床，空气通过这种流化床流动以便利用蒸发冷却将先前铸造操作加热到高达150°C的型砂冷却到大约45°C的使用温度。
[0005]在随后的混合器中，通过添加新鲜的砂、膨润土、碳和水对相应冷却的铸造砂进行处理以使之处于使用条件以便随后利用。
[0006]在现有技术水平，所描述的冷却过程可在各种配置结构中实现，这些配置结构可以被分成连续工艺和不连续工艺。为此目的，使用冷却滚筒、流化床冷却器或混合冷却器，待处理的铸造砂连续地供应到其中，或者相对应铸造砂分批供应到其中，也就是说不连续地供应。
[0007]所描述的冷却器的通常情况为:通过喷水来湿润已经引入到冷却器内、通常引入到砂腔室内的热干砂，并且然后利用蒸发冷却使大量空气经过砂并且在砂上传递而将砂从大约70 °C与100 °C之间冷却到约45 °C。
[0008]相应冷却的砂离开冷却器，具有在约I %与2%之间的水分含量。相对应冷却器通常具有砂腔室，该砂腔室具有空气入口和空气出口，空气入口可选地具有风扇用于将空气进给到砂腔室内，空气出口可选地具有风扇用于将空气从砂腔室吸出。
[0009]然而，特别地当使用流化床和混合冷却器时，由于待冷却的砂的湍流涡旋，粒子填充物的固体粒子随着引入的气体流动被抽走，并且那些粒子由空气出口排放，然后接着必须在下游安置的气体旋流器或过滤器中分离出来，例如在DE 199 25 720中所描述。以那种方式分离出的固体施加到排放的冷砂上并且在随后的处理过程中进给到混合器。
[0010]然而，为了通过蒸发冷却实现有效冷却，很大量的气体流动必须通过铸造砂。在流化床冷却器的情况下，根据所涉及原理，由于进入待流化的砂床内的流体的涌入流动速度很高，发现在排放气体流中存在高达15%的固体含量。当使用混合冷却器时，利用机械产生的流化床，较低涌入流动速度是适当的，这使得固体排放较小，但仍是显著的。然而，无论如何，从冷却器移除大量砂并且必须在相对应冷却后的单独工作步骤中再循环到该过程。这基本上是不合需要的。[0011 ]将所描述的现有技术作为基本出发点，因此本实用新型的目的在于提供一种改进的铸造砂冷却器，其中，显著地减少了在冷却操作期间空气出口的砂排放量。
【实用新型内容】
[0012]根据本实用新型，通过设置动态风力筛分器实现了这个目的，该动态风力筛分器可绕轴线旋转并且被布置成使得通过空气出口离开砂腔室的基本上全部空气流动通过动态风力筛分器。
[0013]动态风力筛分器被构造成使得由此实施离心力场。然后可能加载了砂粒子的空气克服离心力吸入到动态风力筛分器内。当风力筛分器以适合于将从排放空气流动移除固体粒子的高旋转速度操作使得固体粒子保留在砂腔室中或者可以返回到砂腔室时，利用风力筛分器，这是可能的。
[0014]在一优选实施例中，动态风力筛分器具有筛分器轮，筛分器轮可以绕旋转轴线旋转并且筛分器轮具有出口，出口基本上环绕旋转轴线并且连接到空气出口，筛分器轮具有布置于旋转轴线上的至少一个入口。例如，筛分器轮是圆筒形、圆锥形或截头圆锥形，至少一个入口布置于筛分器轮的周围表面上。然而，一般而言，筛分器轮具有多个入口开口。例如，周围表面可以具有多个孔。作为其替代，筛分器轮可以具有多个板，这些板彼此间隔开使得板之间的间距形成入口。筛分器轮的旋转造成其中产生离心力场使得离心力向外作用于在筛分器轮内的所有粒子上。由进入到筛分器轮内的空气流动施加于粒子上的力来对抗离心力。由于离心力与粒子质量成比例地升高，给定极限大小的粒子由风力筛分器筛除，因为对于那些粒子而言，离心力高于空气流动施加的力。
[0015]基本上，利用这种动态风力筛分器，粗材料和细材料可以彼此分离，因为细材料克服了离心力并且通过风力筛分器，而粗材料由筛分离器轮筛除并且掉回到砂腔室内。
[0016]旋转轴线可以竖直、水平定向或者相对于竖直倾斜地定向。
[0017]在另一特别优选的实施例中，铸造砂冷却器具有至少两个动态风力筛分器，发现利用多个风力筛分器能更有效地实现砂排放量减少。替代地，自然地，较大的单个风力筛分器也是可能的。然而，向铸造砂冷却器提供多个风力筛分器被证明更加有效。
[0018]例如，铸造砂冷却器具可以具有铸造砂入口和铸造砂出口，能通过铸造砂入口将铸造砂进给到砂腔室内，能通过铸造砂出口从砂腔室移除铸造砂，在此情况下，一个风力筛分器最佳地比另一个更靠近铸造砂出口布置。特别是在连续操作情况下，风力筛分器可以具有不同大小和/或能以不同旋转速度操作以便在连续冷却过程中考虑铸造砂的渐进式冷却和与之相关的一致性变化。
[0019]另一优选实施例设置为铸造砂冷却器额外地具有静态风力筛分器，例如偏转分离器。静态风力筛分器安置于动态风力筛分器上游的情况是特别优选的。静态风力筛分器与动态风力筛分器的不同之处在于筛分器并不旋转以产生离心力场。替代地，例如重力和空气流动造成的流动阻力可以提供粗材料和细材料的分离。替代地，也能使用偏转分离器，偏转分离器使用在偏转时的惯性力而分离。流动遵循偏转使得在偏转区域中，发生惯性力，导致粗材料与细材料分离。一般而言，静态风力筛分器并不像动态风力筛分器那样有效。特别是当涉及随着空气排放很大量砂时，快速达到动态风力筛分器的最大容量。通过已经提供了粗材料预选的静态风力筛分器的上游连接来减轻静态风力筛分器的负荷。
[0020]在特别优选的实施例中，铸造砂冷却器具有筛分器腔室，动态风力筛分器布置于筛分器腔室中。在此情况下，砂腔室通过流动通路连接到筛分器腔室，流动通路的截面在筛分器腔室的方向上变小。流动截面减小使得流动速度增加。流动通路有利地被布置成使得从砂腔室通过流动通路进入到筛分器轮的流体流动向筛分器腔室壁上导向但不导向到动态筛分器。在动态风力筛分器吸走空气时，这造成气体流动方向突然偏转。
[0021]另一优选实施例设置为筛分器腔室通过返回通路连接到砂腔室，在返回通路中优选地设置输送器装置并且更具体而言，最佳地设置螺旋输送器，以便将筛分器腔室底部上收集的疏松材料输送到砂腔室内。
[0022]因为静态风力筛分器设置于筛分器腔室中，从而收集由两个筛分器筛除的疏松材料。这些疏松材料能传递到铸造砂冷却器内。为此目的，除了输送器装置之外，能设置一个门片(闸门)或双门片，利用一个门片或双门片，收集的疏松材料能从筛分器腔室返回到砂腔室内。特别优选的实施例是其中输送器装置将收集的疏松材料持久地或每隔一定间隔送回到砂腔室内的实施例。
[0023]在另一优选实施例中，设置用于对动态风力筛分器的旋转速度进行闭环或开环控制的旋转速度装置。可以通过动态风力筛分器的旋转速度变化来调整在粗材料与细材料之间的分离。风力筛分器旋转越快，风力筛分器筛除的砂相对应比例就越大。根据风力筛分器的操作原理，筛除超过特定极限大小的粒子，而较小粒子能顺畅地通过风力筛分器。可以由旋转速度来调整极限大小。旋转速度越高，极限大小相对应地就越小，并且反之亦然。优选地，旋转速度装置被设计成使得旋转速度较高使得所有粒子在砂腔室中完全分离出来。
[0024]在另一优选实施例中，设置用来检测通过空气出口的定量空气流量的装置，其中，检测的定量空气流量可以提供给旋转速度装置，使得旋转速度装置可以根据检测定量空气流量对旋转速度提供开环或闭环控制。所描述的极限大小(也就是说，由风力筛分器筛除的粒子最大大小)不仅由风力筛分器的旋转速度决定而且也同样由从空气入口流到空气出口的空气流动速度决定。因此，如果流动速度降低，能减小风力筛分器的旋转速度，这节必白匕隹阮里。
[0025]特别是当使用不连续的铸造砂冷却器或分批式铸造砂冷却器时，旋转速度装置也可以被设计成使得在铸造砂冷却操作期间旋转速度增加。特别地，在向砂腔室填充待冷却的铸造砂或者从砂腔室排出待冷却的铸造砂时，旋转速度可以减小或者甚至可能停止旋转。在铸造砂冷却操作过程中，然后可以增加旋转速度，并且旋转速度匹配不同的处理阶段。
[0026]此外，可以提供利用空气出口来检测粒子排放量和/或粒子大小分布的装置，其中，检测的粒子排放量可以提供给旋转速度装置，使得旋转速度装置也能调适成根据检测的粒子排放量使旋转速度经受开环或闭环控制。
[0027]此外，可以设置用于将水进给到砂腔室内的装置，其中优选地设置水控制装置，检测的粒子排放量和可选地动态风力筛分器的旋转速度可以提供给水控制装置，并且水控制装置被设计成使得根据检测的粒子排放量和可选地动态风力筛分器的旋转速度来实现进给水量。基本上，此处粒子排放量检测在此处间接地用作水分测量。在冷却器中是砂越干，风力筛分器的固体排放量就相对应地越高。因此，如果检测到高固体排放量，这意味着砂相对干燥并且仍可能要添加水。
[0028]在另一优选实施例中，设置用于检测砂腔室中的砂中水分的水分传感器，其中优选地，水分传感器连接到旋转速度装置并且旋转速度装置被设计成使得根据检测的水分使旋转速度经受开环或闭环控制。如果如本文所描述的那样设有水分传感器，无需额外地设置粒子排放传感器，因为水分传感器也可以用于根据在水分与粒子排放量之间的关系来促动该旋转速度装置。
[0029]在另一优选实施例中，设置为旋转速度装置被设计成使得其对旋转速度提供开环或闭环控制使得粒度大于预定极限粒度的较大粒子由风力筛分器分离出，而粒度小于预定极限粒度的较小粒子由空气出口抽出。优选地，极限粒度被选择在120μπι与ΙΟμπι之间并且特别优选地在30μηι与60μηι之间的大小。
[0030]利用这种量度，例如能仅从待处理的铸造砂移除添加剂例如碳和膨润土，而砂组分保留在铸造砂中。以此方式回收的无砂的膨润土和碳能再循环到下游安置的处理过程。
【附图说明】
[0031]通过下文几个优选实施例的描述和附图，另外的优点、特点和可能的用途将显而易见，在附图中:
[0032]图1示出了本实用新型的第一实施例的示意图，
[0033]图2示出了本实用新型的第二实施例的示意图，
[0034]图3示出了本实用新型的第三实施例的示意图，
[0035]图4示出了本实用新型的第四实施例的示意图，
[0036]图5示出了本实用新型的第五实施例的示意图，以及
[0037]图6示出了本实用新型的第六实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0038]图1示出了铸造砂冷却器I的第一实施例。其具有砂腔室2以及带相对应风扇4的空气入口 3和带相对应风扇6的空气出口 5。
[0039]此外，设有铸造砂入口 7和铸造砂出口 8，待冷却的铸造砂能通过铸造砂入口 7引入到砂腔室2内，并且铸造砂能通过铸造砂出口8从腔室取出。两个马达驱动的混合工具9布置于砂腔室2内。到空气出口5的连接件在砂腔室2的上壁中。在该区域中布置动态风力筛分器10，动态风力筛分器10可以绕竖直轴线旋转。此处筛分器包括基本上圆筒形轮，在圆筒形轮的周围表面布置多个彼此间隔开的板，使得空气能通过板在径向向内流动，以便由空气出口 5被吸走。
[0040]当在操作中动态风力筛分器10绕其竖直轴线旋转(为此目的，使用马达11)时，在板的区域中生成离心力场，该力场能仅由小于给定极限粒度的粒子克服。
[0041]此外，图示实施例具有定量空气传感器14，利用定量空气传感器14能测量由空气出口 5吸走的空气量。此外，设有粒子排放传感器13，粒子排放传感器13例如可以呈摩擦电过滤器监视器或粒子计数器的形式或者呈在线(online)粒度测量装置的形式。此外，水分传感器15布置于砂腔室2的区域中。传感器全都连接到开环和闭环控制单元12，开环和闭环控制单元12评估相对应测量信号并且基于测量值来设置马达11的旋转速度以设置所希望的极限粒度。
[0042]图2示出了本实用新型的第二实施例，其与图1的实施例的不同实质上在于此处设置两个动态风力筛分器10 ’和10”，两个动态风力筛分器10 ’和10”分别通过单独管道连接到空气出口 5。动态风力筛分器10’被布置成比另一动态风力筛分器10”更靠近铸造砂入口 7。在此实施例中，可以看出动态风力筛分器的形式可以选择为不同的。虽然风力筛分器10’是截头圆锥形状并且也具有板，动态风力筛分器10”同样可以是圆筒形的，但在其周围表面中具有多个孔。
[0043]可以根据所希望的过程实施方式来调适动态风力筛分器的几何形状。
[0044]图3示出了本实用新型的第三实施例。其与先前的实施例的不同实质上在于此处存在两个相同的动态风力筛分器10”，，两个相同的动态风力筛分器10” ’通过同一空气出口管道5连接到空气出口。
[0045]图4示出了本实用新型的第四实施例。此处，筛分器10并非布置于砂腔室2内而是布置于单独筛分器腔室16中。筛分器腔室16由连接通路17连接到砂腔室2，连接通路17在流动方向上缩小。连接通路17的缩小的配置在筛分器腔室16的方向上提供空气流动的流动速度增加。此处图示的布置在连接部分17的端部形成突然偏转，使得砂的一部分，即由于惯性力在突然偏转的区域中基本上不能跟随空气流动的砂的部分碰撞壁18并且减速。那些砂粒子然后掉落到筛分器腔室16的底部上。然后其余空气-砂流动通过筛分器10，筛分器10此处绕水平轴线旋转并且由此，也筛除直径大于极限粒度的砂部分。较小的粒子由空气出口 5抽出。在筛分器腔室16底部收集的粒子由输送器装置17递送回到砂腔室2内，输送器装置17在此处呈螺旋输送器的形式。
[0046]图1至图4示出了其中铸造砂冷却能连续地并且也能不连续地实现的实施例。在不连续情况下，给定量的铸造砂被引入到砂腔室2内，然后冷却铸造砂并且然后由铸造砂出口8完全移除铸造砂，使得在随后的步骤中，其能被加载下一铸造砂批次。
[0047]图5示出了其中连续地实现铸造砂冷却的第五实施例。此处，流化床19布置于砂腔室2内部，使得由铸造砂入口 7引入的铸造砂由流化床19在铸造砂出口 8的方向上逐渐地但连续地运输。在这种运输期间，大量空气由空气入口 3进给到砂腔室内并且由空气出口 5排放。插设了动态筛分器10。
[0048]图6示出了本实用新型的第六实施例。能基于这个实施例来解释铸造砂处理的整个过程。用过的铸造砂20由铸造砂入口7引入到砂腔室2内。此处，铸造砂冷却器基本上对应于图1的实施例，然而，在此方面，提供旋转速度调节，其以根据本实用新型的方式实施粗材料与细材料之间的分离。在砂腔室中待冷却的铸造砂可能与水混合并且然后具有通过它流动的大量空气，空气由空气入口3引入到砂腔室2内。空气经过该动态筛分器10，经过连接管道25并且经过过滤器23，通过空气出口 5。由控制装置来设置筛分器10，使得砂组分，也就是说大于ΙΟΟμπι大小的粒子由筛分器移除。然而，较小粒子通过筛分器。这些粒子基本上是膨润土和碳。它们在过滤器23中滤除并且传递到称重装置24内。分离出的膨润土-碳混合物的量在称重装置24中测量并且可能通过添加新鲜膨润土或碳22而校正。一旦铸造砂冷却到砂腔室2内大约45°C的所希望的温度，砂可以由铸造砂出口 8转移到称重装置27内。然后具有所希望组成的膨润土和碳由称重装置24进给到称重装置27内。可能需要供应新鲜砂20。然后将所得到的混合物进给到处理混合器28并且在铸造砂中的水的比例能够由处理混合器28中的给水部29来调适。
【主权项】
1.一种铸造砂冷却器，包括砂腔室，所述砂腔室具有空气入口和空气出口，其特征在于，动态风力筛分器，所述动态风力筛分器可绕轴线旋转并且被布置成使得通过所述空气出口离开所述砂腔室的基本上全部空气流动通过所述动态风力筛分器。2.根据权利要求1所述的铸造砂冷却器，其特征在于，所述动态风力筛分器具有筛分器轮，所述筛分器轮可以绕旋转轴线旋转并且所述筛分器轮具有出口，所述出口基本上环绕所述旋转轴线并且连接到所述空气出口，所述筛分器轮具有至少一个入口，所述至少一个入口不布置于所述旋转轴线上。3.根据权利要求2所述的铸造砂冷却器，其特征在于，所述筛分器轮是圆筒形、圆锥形或截头圆锥形，所述至少一个入口布置于所述筛分器轮的周围表面上。4.根据权利要求2或3所述的铸造砂冷却器，其特征在于，所述旋转轴线竖直地、水平地或相对于竖直方向倾斜地定向。5.根据权利要求2所述的铸造砂冷却器，其特征在于，所述铸造砂冷却器具有铸造砂入口和铸造砂出口，能通过所述铸造砂入口将铸造砂进给到所述砂腔室内，能通过所述铸造砂出口从所述砂腔室移除铸造砂，其中设有至少两个动态风力筛分器，所述风力筛分器分别具有能绕旋转轴线旋转的筛分器轮。6.根据权利要求5所述的铸造砂冷却器，其特征在于，一个风力筛分器被布置成比另一风力筛分器更靠近所述铸造砂出口。7.根据权利要求5或6所述的铸造砂冷却器，其特征在于，所述两个风力筛分器具有驱动件，所述驱动件被设计成使得所述风力筛分器以不同旋转速度操作。8.根据权利要求1所述的铸造砂冷却器，其特征在于，静态风力筛分器，安置于所述动态风力筛分器上游。9.根据权利要求8所述的铸造砂冷却器，其特征在于，所述静态风力筛分器为偏转分离器。10.根据权利要求8所述的铸造砂冷却器，其特征在于，所述铸造砂冷却器具有筛分器腔室，所述动态风力筛分器布置于所述筛分器腔室中，并且所述砂腔室通过流动通路连接到所述筛分器腔室，所述流动通路的截面在所述筛分器腔室的方向上变小。11.根据权利要求10所述的铸造砂冷却器，其特征在于，所述流动通路被布置成使得从所述砂腔室通过所述流动通路进入到所述筛分器轮的流体流动向所述筛分器腔室的壁上导向而不被导向到所述动态筛分器。12.根据权利要求10所述的铸造砂冷却器，其特征在于，所述筛分器腔室通过返回通路连接到所述砂腔室。13.根据权利要求10或12中任一项所述的铸造砂冷却器，其特征在于，设置输送器装置，以便将在所述筛分器腔室底部上收集的疏松材料输送到所述砂腔室内。14.根据权利要求13所述的铸造砂冷却器，其特征在于，所述输送器装置为螺旋输送器。15.根据权利要求1所述的铸造砂冷却器，其特征在于，设置用于对动态风力筛分器的旋转速度进行闭环或开环控制的旋转速度装置。16.根据权利要求15所述的铸造砂冷却器，其特征在于，设置用来检测通过所述空气出口的定量空气流量的装置，其中所述检测的定量空气流量可以提供给所述旋转速度装置。17.根据权利要求16所述的铸造砂冷却器，其特征在于，所述旋转速度装置被调适成使得所述旋转速度根据所述检测的定量空气流量而经受开环或闭环控制。18.根据权利要求15-17中任一项所述的铸造砂冷却器，其特征在于，所述铸造砂冷却器是分批式铸造砂冷却器，其中所述旋转速度装置被调适为使得在铸造砂冷却操作期间所述旋转速度增加。19.根据权利要求15所述的铸造砂冷却器，其特征在于，设置用来检测所述空气出口的粒子排放量的装置，其中检测到的所述粒子排放量提供给所述旋转速度装置。20.根据权利要求19所述的铸造砂冷却器，其特征在于，所述旋转速度装置被调适成使得所述旋转速度根据检测到的所述粒子排放量而经受开环或闭环控制。21.根据权利要求19或20所述的铸造砂冷却器，其特征在于，设置用于将水进给到所述砂腔室内的装置。22.根据权利要求21所述的铸造砂冷却器，其特征在于，设置水控制装置，检测到的所述粒子排放量和所述动态风力筛分器的所述旋转速度可以提供给所述水控制装置，并且所述水控制装置被设计成使得根据检测到的所述粒子排放量和所述动态风力筛分器的所述旋转速度来实现所述进给水量。23.根据权利要求15所述的铸造砂冷却器，其特征在于，设置用于检测所述砂腔室中的所述砂中水分的水分传感器。24.根据权利要求23所述的铸造砂冷却器，其特征在于，所述水分传感器连接到所述旋转速度装置并且所述旋转速度装置被设计成使得所述旋转速度根据所述检测的水分而经受开环或闭环控制。25.根据权利要求15所述的铸造砂冷却器，其特征在于，所述旋转速度装置被设计成使得所述旋转速度装置使所述旋转速度经受开环或闭环控制使得较大粒子由所述风力筛分器分出，而粒度〈ΙΟΟμπι的较小粒子由空气出口抽出。26.根据权利要求15所述的铸造砂冷却器，其特征在于，所述旋转速度装置被设计成使得所述旋转速度装置使所述旋转速度经受开环或闭环控制使得较大粒子由所述风力筛分器分出，而粒度<30μπι的较小粒子由空气出口抽出。27.根据权利要求1所述的铸造砂冷却器，其特征在于，所述空气入口具有用于将空气进给到所述砂腔室内的风扇，所述空气出口具有用于将空气从所述砂腔室吸出的风扇。28.根据权利要求25或26所述的铸造砂冷却器，其特征在于，所述较大粒子为砂。
【文档编号】B22C5/08GK205414308SQ201520762085
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年9月29日
【发明人】A·塞勒, H·S·格尔, F·李
【申请人】德国古斯塔夫·爱立许机械制造有限公司