(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
攪拌容器と、駆動軸周りに回転可能な攪拌ツールとを備え、前記容器の内部への空気の供給のための空気供給口が設けられた、鋳物砂の処理及び冷却を行う装置において、前記攪拌ツールが、互いに鉛直方向に離間した少なくとも２つの攪拌翼を有し、少なくとも１つの攪拌翼が、水平方向に対して傾斜する表面をもつ攪拌ブレードを有し、前記攪拌ツールが、攪拌ブレードをもち鉛直方向に離間した少なくとも２つの攪拌翼を有し、ある攪拌ブレードが攪拌ツールの回転方向に向かって上向きに傾斜する表面を有し、
前記攪拌ブレードが実質的に前記容器の壁まで延在し、
前記空気供給口が、前記容器の内部にそこから空気を吹き込むことができる開口部を前記容器の壁に有し、
前記開口部が、実質的に前記容器の壁まで延在する前記攪拌ブレードと同じ鉛直方向の高さに配置されていることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記ある攪拌ブレードが最も高い位置の攪拌ブレードであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ある攪拌ブレードとは異なる攪拌ブレードの前記表面が、前記攪拌ツールの回転方向に向かって下向きに傾斜していることを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４】
前記攪拌ブレードと前記容器の壁との間の間隙が１００ｍｍ未満であるか、
又は、前記攪拌ブレードに連結され、前記攪拌ブレードよりも前記容器の壁の方向に突出して前記容器の壁に接触するアタッチメントが設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記攪拌ブレードと前記容器の壁との間の間隙が２０ｍｍと６０ｍｍとの間であることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記攪拌ツールを回転させる駆動部が設けられ、
前記攪拌ブレードが、その半径方向外側端部で、２ｍ／秒と７５ｍ／秒との間の周速度を有するように前記駆動部が設計されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記攪拌ブレードが、その半径方向外側端部で、３０ｍ／秒と６０ｍ／秒との間の周速度を有するように前記駆動部が設計されていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記容器の断面が、前記容器の底部から上方に向かうにつれて大きくなるように、前記容器の壁が傾斜していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
各攪拌翼が攪拌ブレードを有し、
攪拌ブレードと容器の壁との間の間隙が、全ての攪拌ブレードに関して、略同じであることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記攪拌ブレードが、実質的に前記容器の底部に配置されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記攪拌容器が、少なくとも２つの攪拌部を有し、各攪拌部には、駆動軸周りに回転可能な対応する攪拌ツールが設けられることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記攪拌容器が３つの攪拌部を有することを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
各攪拌ツールは、鉛直方向に互いに離間する、少なくとも２つの攪拌翼を有することを特徴とする請求項１１〜１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
各攪拌ツールを、前記攪拌翼において互いに独立に調整可能な周速度で駆動できる駆動装置が設けられることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
少なくとも２つの攪拌ツールを互いに反対の回転方向に駆動できるように、前記駆動装置が設計されていることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
各攪拌ツールが、実質的に前記容器の底部に配置された攪拌ブレードを有し、
前記容器の底部に配置された２つの前記攪拌ブレードが前記攪拌ツールのどの位置においても互いに接触しない距離で前記２つの攪拌ツールが互いに離間していることを特徴とする請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
各攪拌ツールが、前記容器の底部に配置されていない攪拌ブレードをもつ攪拌翼を有し、
前記容器の底部に配置されていない前記攪拌ブレードが異なる軸線高さに配置されていることを特徴とする請求項１１〜１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
一方の攪拌ツールの少なくとも１つの攪拌翼が円形経路を描き、その平行面上への投影が、同じ平行面上の他方の攪拌ツールの少なくとも１つの攪拌翼によって描かれる円形経路の投影と交差することを特徴とする請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
中空軸を有する前記攪拌ツールを介して前記空気の供給がなされることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２０】
前記攪拌ブレードが、半径方向に拡大する幅をもつことを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
前記攪拌ブレードが角を持った形状の外形であり、
その内角が前記攪拌ブレードの回転方向と反対側にあることを特徴とする請求項１〜２０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２２】
前記攪拌ブレードの内角が９０°と１８０°との間であることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記攪拌ブレードが、回転方向に対して反対の関係に向いた側に空気排出開口部を有することを特徴とする請求項１〜２２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２４】
固体分離器が前記攪拌ツールの上方に配置されていることを特徴とする請求項１〜２３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２５】
前記固体分離器が、ロータによって回転流を生み出すように設計されていることを特徴とする請求項２４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱をもつ、ばら物バルク粒子材料、特に鋳物砂を冷却するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
使用済みの鋳物砂を処理すると、その鋳物砂を再利用することができる。そのためには、使用済みの砂を冷却する必要がある。
【０００３】
このような装置は、例えば独国特許発明第１５０８６９８号明細書（特許文献１）から知られている。この特許文献に記載されている装置は、撹拌容器と、撹拌ツール用の、鉛直方向に配置された２つの駆動軸とを備える。冷却対象の鋳物砂が、一方の側から撹拌容器内に導入され、他方の側から取り出される。冷却対象の鋳造用砂が装置を通過する間に、鋳造用砂は、撹拌ツールによって十分に混ぜ合わされる。また、撹拌容器は、容器の壁の、容器のちょうど底の部分に、空気を供給するための開口部を有している。
【０００４】
この装置のねらいは、直前の鋳造作業によって１５０℃まで熱せられた鋳造用砂を、蒸発冷却によって約４５℃の使用温度まで冷却するために、空気が通過し、水が噴霧される、機械的に支持された流動化層を作り出すことである。
【０００５】
撹拌容器は機械フレーム内に組み込まれている。撹拌容器自体は、互いに通じる２つの多角形部を有する。２つの部分のそれぞれの中央には、対応する回転可能な撹拌ツールが配置される。典型的には、軸に嵌合した撹拌翼が、半径方向に延在する回転キャリアアームの鉛直方向に配置されたホルダ上で動作する、プレート形状のパドルを有する。プレート形状のパドルは、パドルの周囲で実質的に局所的に区切られた円形リング経路のみに、僅かな効果をもたらす。独国特許発明第１５０８６９８号明細書（特許文献１）に記載されている装置においては、これら２つの部分が互いに通じているため、２つの撹拌ツールを作動する際にこれらが互いに衝突しないことを確実にする必要があるため、専用の動作制御システムが必要となる。
【０００６】
特に、極めて大量の鋳物砂をこの装置によって冷却する場合、従って、これに伴い容器の直径が大きな寸法となる場合、既知の装置では不均一な冷却しか実施できず、その後使用されることになる鋳物砂の品質を著しく制限する。鋳物砂の品質向上は、例えば真空撹拌機を用いることによって実現可能であるが、これには比較的費用がかかる。
【０００７】
独国特許発明第１５０８６９８号明細書（特許文献１）に示されるような安価な装置の場合、縁部に導入される冷却空気は、吸入開口部の周囲のすぐ近くの領域においてのみ、砂の層を通る流路を吹き散らして進み、そして、比較的短い経路で上方に逃げてしまい、バルク材料を均一に流動化するという実際の機能及び高水準の効率での冷却を行わない。空気が流出し上に流れるとき、空気吸入開口部のすぐ近くにおける外側の環状経路上のみでしか、材料が空気に接触しないので、容器の中央における、撹拌対象の材料の中央には、空気が全く到達しない。ばら物材料の、撹拌ツール軸に向かう半径方向の流れ抵抗が、実質的に高いことに起因して、空気は、スロット形状の開口部から出て、極めて僅かな圧力低下に従った後、鉛直方向上方へと流れる。撹拌容器の中央では、そこでの低い周速及び低い速度差に起因して、砂は回転翼によって僅かしか撹拌されず、砂を冷却ゾーンに搬送するために、砂は、外に向く翼の傾斜によって、ゆっくりと半径方向外方に押しやられる。
【０００８】
速度差の結果、撹拌対象の材料の滞留時間もまた、容器の中央にある材料と外周の材料とで大きな差異を伴う。最悪の場合、撹拌対象の材料は、供給された冷却空気に実質的に接触することなく、中央軸線上に設けられた供給開口部から、駆動軸の領域に対向して設けられた排出開口部へと、冷却器を通過してしまう。また、壁領域に局所的に発生する鉛直な流路による、撹拌対象の材料の層からの極めて速い退出速度が認められ、この退出速度は、流れにおける高速度及び変動に起因して、大量の固体粒子を同伴する。
【０００９】
従って、独国特許発明第１９９２５７２０号明細書（特許文献２）は、筐体カバー内のほぼ中央に配置された開口部を介して、吸引除去ファンによって冷却空気を引き出し、冷却器の下流に接続された、一般には、極めて大きな容積のガスサイクロン内で、冷却空気を洗浄することを既に説明している。この場合、ガスの流れに同伴する砂及び添加成分が、サイクロン内で極めて実質的に分離されて、冷却器から排出された砂に加えられる。ガスサイクロンの動作形態により、好ましくは、大きく重い砂粒子は、そこで分離され、ベントナイトや炭素のような懸濁液状の微粒子成分はガスの流れに従い完全に排出される。粒子が、ガスの流れから完全に分離されることはない。後でフィルタ内において分離される微粒子成分の組成が不確定であることから、こうした成分は、処理し、新鮮な添加物を加えることによって補償しなければならない。サイクロンの底部から排出され引き出され、一般に少し乾燥し過ぎている砂は、コンベアベルト上の冷却後の砂の上に置かれる。この排出された砂粒子と湿った砂との撹拌はこれ以上行われないが、下流側で更なる砂の均質化及び湿潤化が実施されない場合、造型機に問題を引き起こすことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】独国特許発明第１５０８６９８号明細書
【特許文献２】独国特許発明第１９９２５７２０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、上記の技術水準を基本的な開始点とすると、本発明の目的は、より均一な流動化層を撹拌容器の全断面に亘って可能な限り実現し、更に、ガスの流れに同伴する固体粒子の割合を低減する、改善された装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
鋳物砂の処理及び冷却を行う装置によって実現される本発明によれば、装置は、攪拌容器と、駆動軸周りに回転可能な攪拌ツールとを備え、容器内部に空気を供給するための空気供給口が設けられている。本発明によれば、攪拌ツールは、互いに鉛直方向に離間した、少なくとも２つの攪拌翼を有し、少なくとも１つの攪拌翼は、水平方向に対して傾斜する表面をもつ攪拌ブレードを有する。この場合、回転方向は、攪拌ツールの駆動装置によって予め決定される。従って、攪拌ツールの駆動装置は、攪拌ツールが回転方向に向かって下向きに傾斜するように攪拌ツールを駆動するよう設計される。代替の実施形態において、必要とされる場合に、攪拌ツールの回転方向を変更できるように、駆動装置を設計することもできる。また、攪拌ツールが、攪拌ブレードをもち鉛直方向に離間した少なくとも２つの攪拌翼を有し、ある攪拌ブレードが攪拌ツールの回転方向に向かって上向きに傾斜する表面を有し、攪拌ブレードが実質的に前記容器の壁まで延在し、空気供給口が、前記容器の内部にそこから空気を吹き込むことができる開口部を前記容器の壁に有し、開口部が、実質的に前記容器の壁まで延在する前記攪拌ブレードと同じ鉛直方向の高さに配置されている。
【００１３】
鉛直方向に互いにずらした撹拌翼を使用すると、撹拌対象の材料はより完全に撹拌される。この場合、好ましくは、撹拌翼は駆動軸から水平方向に延在する。撹拌ブレードの傾斜は、撹拌ツールの回転方向に向かって下向きに傾斜する撹拌ブレードが、撹拌工程において撹拌対象の材料を持ち上げることができるようになされ、それにより、撹拌されている材料内で撹拌ブレードの全幅及び長さに亘って、供給された空気を配ることができる空洞が、撹拌されている材料内で撹拌ブレードの真後ろに形成される。従って、撹拌ブレードは、その回転時に撹拌ブレードの外側部分が描く円の半径の、少なくとも半分に亘って、延在するのが好ましい。一実施形態において、撹拌ブレードは容器の壁から駆動軸まで延在すると規定される。
【００１４】
１つの好ましい実施形態において、冷却空気と撹拌対象の材料との撹拌を更に改善するために、撹拌ブレードは、実質的に容器の壁まで延在する。この場合、撹拌ブレードと容器の壁との間の間隙は、好ましくは１００ｍｍ未満であり、最適には２０〜６０ｍｍである。この寸法によって、砂の層内で、ツール形状に沿って、層状にばらすことが可能になる。また、撹拌ブレードに、好ましくは柔軟なアタッチメントを固定することも可能であり、アタッチメントは、動作中にアタッチメントが容器の壁を擦るように、半径方向に撹拌ブレードを越えて容器の壁の方向に突出し、容器の壁に接触する。
【００１５】
流体工学の観点で、撹拌ブレードは、撹拌対象の材料が上方に持ち上げられ、流入する空気の流路として機能する空洞が、撹拌ブレードの、流れと反対に向く側に形成されるように設計される。理想的な状況では、空気は、駆動軸と容器の壁との間の空洞のみを通って流れ、固体の流れから離れた側において、撹拌ツールの後方で重力によって再び降下する撹拌されている材料を通って上昇することができ、その結果、上方に流れる空気は、容器の中央から離間するほど、撹拌されている材料を通る均一な流れとなる。この構成によって、ツールの周速度を十分高くすることで、空気の局所的な上方への流れが、実質的に空気排出開口部の範囲でのみ防止される。実験では、撹拌ブレードが、その半径方向外端部において、２〜７５ｍ／秒、好ましくは３０〜６０ｍ／秒の周速度を有するように、撹拌ツールを回転させる駆動部を設計するのが好ましいと示されている。
【００１６】
１つの好ましい実施形態において、容器の断面が容器の底部から上方に向かって大きくなるように容器の壁が傾斜する、と規定する。この場合、好ましくは、各撹拌翼は撹拌ブレードを有し、撹拌ブレードと容器の壁との間の間隙は、両方の撹拌ブレードに関して、略同じである。容器の壁が傾斜していること、２つの撹拌ブレードが異なる高さに配置されていることにより、結果的に、より上方に配置された撹拌ブレードが、より半径方向外方に延出することになる。
【００１７】
更に１つの好ましい実施形態において、各撹拌ツールの少なくとも１つの撹拌ブレードが、実質的に容器の底部に配置される。
【００１８】
撹拌ツールの適切な周速度の選択と共に、互いに重なる関係にある撹拌ブレードの数量及び配置を適切に行うことにより、空気が、砂の層を通って流れ、断面全体に亘って実質的に均一に配られ、砂が均一に冷却されるように、流動化層の機械的支持を実現することが可能になる。
【００１９】
また、砂の層の断面全体に亘って、空気を良好且つ均一に配ることにより、ばら物バルク材料の表面における流速が減少し、その結果、空気の流れに伴う粒子の排出が著しく減少する。
【００２０】
１つの好ましい実施形態において、撹拌容器は、少なくとも２つの撹拌部を有し、各撹拌部には、駆動軸周りに回転可能な撹拌ツールがそれぞれ設けられ、好ましくは、各撹拌ツールは、鉛直方向に互いに離間する、少なくとも２つの撹拌翼を有する。
【００２１】
この場合、撹拌翼の周速度及び回転方向は、個別の撹拌部ごとに異なってもよい。
【００２２】
この実施形態において、一方に冷却対象の鋳物砂の吸入口があり、他方に対応する排出口があるため、鋳造用鋳物砂は、両方の撹拌部を連続して通過することになる。好ましい実施形態において、各撹拌ツールは、実質的に容器の底部に配置された１つの撹拌ブレードを有し、２つの撹拌ツールは、容器の底部に配置された２つの撹拌ブレードが撹拌ツールのどの位置においても互いに接触しない程度に、互いに離間する。従って、容器の底部に配置された２つの撹拌ブレードの円形経路は、最も接近した場合、接線方向に互いに隣接する。
【００２３】
異なる撹拌ツールの、鉛直方向に高い撹拌ブレードは、好ましくは、異なる軸線方向高さに配置される。この場合、撹拌ブレードは、これらの円形経路が重なるように設計される。鉛直方向に異なる配置によって、衝突が確実に起きなくなる。上記の構成によって、全てのツールについて、壁に近接する形状が可能となる。また、両方の撹拌ツールを、衝突を恐れる必要もなく、異なる回転速度で互いに独立に駆動することができる。これにより、プロセス工学の観点から、それぞれの主要なタスクに最適な回転速度を、個別の撹拌容器部内の撹拌ツールに与えることが可能になる。従って、材料吸入口側における撹拌チャンバ部のツールの速度を、水に十分に混ざり合うのに最適な速度にできる一方で、続く撹拌チャンバ部内のツールの回転速度を、砂の層を通る冷却空気が最適な貫流になるように適応させると同時に、ここでは、水分の減少によって粒子の粘性がすでに低下しているので、粒子の排出が減少するように適応させることができる。異なる翼板における撹拌ツールの形状及び撹拌チャンバ部を異なるようにすることもでき、これにより、砂の層を通る流れに関してと、同時に、砂の層からの固体の排出を最小限にすることに関して、対応する最適化が可能となる。
【００２４】
一例として、空気供給口は、容器の内部に空気を吹き込むことができる開口部を、容器の壁に有することができる。この場合、開口部は、好ましくは、実質的に容器の壁まで延在する撹拌ブレードと、鉛直方向において同じ高さに配置される。
【００２５】
１つの代替実施形態において、空気が、例えば中空軸を有する撹拌ツール自体を通って供給されると規定する。一例として、撹拌ブレードは、回転方向に対して反対の関係に向いた側に、対応する空気排出開口部を有することができる。容器の壁の開口部及び撹拌ツールの開口部を介した、複合の空気吸入口も可能であることは自明である。
【００２６】
この関連する構造によって、撹拌ブレードの周速度が、駆動軸からの距離が増加するほど大きくなり、その結果、撹拌作用は容器の壁の方向に増加する。従って、撹拌ブレードの断面が変化しない場合でも、半径の増加につれて周速度が大きくなるため、有効直径が大きくなるほど、撹拌の強さも増加することになる。ブレードの、内側から外方に向かう断面形状の適切な形状によって、その物理法則を打ち消すことが可能になる。例えば、撹拌ブレードは、半径方向に向かうにつれて増加する幅をもつことができる。これに替えて、又は、組み合わせて、撹拌ブレードの、水平方向に対する傾斜の角度を、半径方向に向かうにつれて減少させることができる。
【００２７】
撹拌ブレードは平坦又は湾曲にすることができる。水平方向に対する傾斜の角度は、好ましくは１５°〜６０°、特に好ましくは２０°〜５０°である。
【００２８】
更に１つの好ましい実施形態において、撹拌ブレードは傾斜した形状の外形であり、その内角は撹拌ブレードの回転方向と反対側にあり、好ましくは９０°〜１８０°である。この寸法により、固体の流れとは反対の方向に向く、より大きな空洞を提供することが可能となり、その結果、内側又は外側から、このように形成された通路に流入する空気が、形成された空気通路の端部まで通り抜けることができ、同時に圧力降下が減少する。
【００２９】
代替として、撹拌ブレードは、例えば四角又は三角形の外形といった、実質的に閉じた多角形の外形にし、適切な空気排出開口部を、流れとは反対側に設けることもでき、それにより、この外形を介して、冷却空気を撹拌対象の材料内に導入することができる。
【００３０】
更なる１つの実施形態において、一方で撹拌の持ち上げ作用及びブレードに亘る撹拌の流れを強化し、他方で撹拌作用の改善を実現するために、片側又は両側に作用する鋤の刃状のアタッチメントが、低周速度を補うように、撹拌ブレードの半径方向内側の部分に固定される。従って、鋤の刃の下方に配置された空気排出開口部と組み合わせて、砂の落下カーテンを提供することができ、その大きな熱交換及び物質交換表面領域によって、排出される空気と接触する際に高水準の冷却効率を実現する。
【００３１】
特に、細かい砂の質の場合において、過剰な乱流効果を抑制するために、及びこれに関連して、排出ガスの流れに伴って冷却装置から過剰に排出されるのを抑制するために、撹拌対象の材料が下方に案内されるように、最も高い位置の撹拌翼の撹拌ブレードが反対の関係に傾斜する場合には有利であろう。
【００３２】
撹拌容器内に配置された空気吸入開口部と、撹拌ブレードの半径方向外端部との間の間隙は、冷却空気が、撹拌ブレードに届く前に、先に上方に逃げる割合が過剰に大きくならないことを確実にするために、可能な限り小さくあるべきである。
【００３３】
実験では、空気吸入開口部の排出範囲における冷却空気の平均流速は１５〜３５ｍ／秒、特に好ましくは２０〜３０ｍ／秒であるべきだと示されている。基本的に、容器の壁の傾斜角度が０〜４５°のどの所望の値を取ることができるとしても、傾斜は、鉛直方向に対して１５〜３５°が好ましく、２０〜３０°が特に好ましい。
【００３４】
更なる１つの実施形態において、撹拌ブレードの半径方向外端部に、固定された、又は代わりにバネで付勢された延長部が設けられた、延長部は、半径方向に移動可能で、且つ、例えば容器の壁と擦るように接触するプラスチックを備えており、これによって、空気排出開口部と、撹拌翼の固体の流れの反対に向く側との間に直接的な接触をもたらす。
【００３５】
更に１つの好ましい実施形態において、撹拌対象の材料が連続して流れる、２つより多い、すなわち３つかそれ以上の撹拌チャンバ部が交互に配置される。このような構成において、吸入口側の第１のチャンバで、水が実質的に混合されて均質的に分散され、一方、砂の層の集中的な曝気が行われ、それによって蒸発冷却が実現するのは第２のチャンバのみである。第３及びそれ以降の各チャンバにおいて、例えば水又は他の添加物を加えることによって、冷却後の砂の質を引き続き調整することができる。例えば、鋳物砂は、砂を包み込んで鋳物砂に形状特性を与えるベントナイトを再活性化させて、造型機で直接使用できるようにするためには、装置を出るときに３．０〜３．５％の残留水分含量を有するべきである。この場合、第３の撹拌チャンバ部、つまり撹拌対象の材料が最後に流れる部分における撹拌ツールが、回転方向に向かって上向きに傾斜する撹拌ブレードを有することで、撹拌対象の材料への剪断荷重が最終撹拌チャンバ部内で確実に生じるようにする場合に有利となりうる。一般に、最終撹拌チャンバ部に空気を供給する必要はなく、従って、この部分において、対応する開口部を省くことができる。多数の使用状況において、第３の撹拌チャンバ部内の撹拌チャンバツールを、第２の撹拌チャンバ部内の撹拌チャンバツールと反対の関係の回転方向に駆動する場合にも有利となりうる。
【００３６】
既に言及したように、局所的な流通速度が、本発明に係る手段によって著しく低下し、その結果、空気の流れによって同伴し排出される固形粒子が減少する。
【００３７】
それでもなお、１つの特に好ましい実施形態において、上昇するガスの流れを、まだ筐体の中にある状態で、同伴する固体粒子から可能な限り広範に遊離させる場合に有利となりうる。従って、１つの好ましい実施形態において、固体分離器が撹拌ツールの上方に配置されると規定する。１つの好ましい実施形態において、固体粒子の分離は、例えばロータが発生させる回転流といった乱流流動化した流れにおいて行われる。この場合の強制回転流は、ロータの回転速度の選択によって強さの調整が可能な、対応する遠心力場を生み出す。従って、分離の効率及び分離する粒子サイズの調整の可能性がある。従って、例えば、回転速度を十分に増加させると、ガスの流れに含まれる特に微細な添加成分も、略完全に再利用することができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明に係る解決策によって、冷却器のための極めてコンパクトな構造構成を可能とすると同時に、ほぼ全ての固体粒子を撹拌機内に留める。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
本発明の更なる利点、特徴及び可能な用途が、以下の本発明の好ましい実施形態の説明から明らかとなろう。以下に図面を説明する。
【図１】冷却装置の本発明に係る第１の実施形態の断面図を示す。
【図２】本発明に係る第２の実施形態の断面図を示す。
【図３】複数の異なる撹拌ブレードをもつ撹拌機の詳細図を示す。
【図４】異なる撹拌ブレードの断面図を示す。
【図５】異なる撹拌ブレードの断面図を示す。
【図６】異なる撹拌ブレードの断面図を示す。
【図７】異なる撹拌ブレードの断面図を示す。
【図８】異なる撹拌ブレードの断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１は、本発明に係る第１の装置の断面図を示す。鋳物砂を処理し、冷却する装置１は、筐体３内に配置された撹拌容器２を有する。撹拌容器２は２つの撹拌部を有し、その中央には駆動軸４がそれぞれ配置されている。そして、各駆動軸４は、対応する撹拌ブレードをもつ複数の撹拌翼を有する。装置１は吸入口５と排出口５’を有し、これらを介して、例えばコンベアベルト６によって熱い鋳物砂を撹拌容器２内に導入することができ、処理後の砂を撹拌容器２から再び排出することができる。傾斜した容器の壁２には一連の冷却空気開口部７が設けられ、これを介して、冷却空気を撹拌容器２内に導入することができる。２つの駆動軸４は、反対方向に延在し、各撹拌ブレード８が取り付けられた撹拌翼を、底部近傍にそれぞれ有する。２つの駆動軸４は、底部近傍に配置された撹拌ブレード８がどの回転位置においても互いに衝突することがないように、互いに離間して配置されている。底部近傍の撹拌翼に対して鉛直方向に間隔を置いて、更に複数の対の攪拌翼が配置され、これらにも対応する撹拌ブレードがそれぞれ備えられている。例示の実施形態においては、全ての撹拌ブレードは下向きに傾斜し、これにより、駆動軸が意図する方向に回転すると、撹拌容器２内の鋳物砂が、傾斜した撹拌ブレードの表面の上に持ち上がって流れる。第２の翼板及び第３の翼板の撹拌ブレードが、容器の壁２における空気吸入開口部７の鉛直方向の高さに対応する高さに配置される。また、翼板２及び翼板３における撹拌ブレードは、空気吸入開口部７近くまで延在するように配置されている。２つの駆動軸４は、駆動モータ９によって駆動される。筐体３のカバー内には、フィンが設けられ、駆動モータ１０によって回転することができるホイールを備える固体分離器１１が配置される。空気吸入開口部７を介して供給される冷却空気は、その後、固体分離器１１のフィンの間の中間領域を介して吸い出される。固体分離器１１のホイールが駆動されると乱流を発生させ、そこで、吸い出される空気に含まれる固形体成分が堆積し、撹拌容器内に落下して戻る。
【００４１】
図２は、本発明の代替の実施形態の概略断面図を示す。この場合、同一の構成要素を示すのに同一の符号が用いられている。図２の実施形態において、冷却空気の供給は、一方では空気が供給口１２によって通路１５内に流れる中空形状の駆動軸４を介して、また、撹拌ブレード８、８’、８’’及び８’’’内の対応する開口部に通じる通路を介して、撹拌対象の材料内へ供給される。これに追加して、又は代替として、空気を、空気供給口１３を介して筐体内へ、そして空気吸入開口部７を介して撹拌対象の材料内へと導入することができる。この実施形態において、上方の翼板の撹拌ブレードが、下方の翼板の撹拌ブレードよりも半径方向に長く延在することが明確に分かるであろう。
【００４２】
撹拌ブレード８、８’、８’’及び８’’’は、実質的に容器の壁まで延在する。しかし、撹拌ブレードの損傷を防ぐために、小さなギャップが残らなければならない。従って、一例として、図面は、撹拌ブレードに関して、撹拌ブレードがプラスチック製の延長部１４を有することができ、鉛直方向上方に直接流れる冷却空気の供給の割合を低減するために、延長部１４を容器の壁に対してばねによって押しつけることもできるということを示している。
【００４３】
図３は、一例として、撹拌ブレードの他の実施形態を示す。原理的には、符号１７を付した実施形態に示すように、撹拌ブレードは、駆動軸から容器の壁まで均一に延在することができる。しかし、符号１５を付した実施形態の場合のように湾曲形状や、符号１６を付した実施形態のように拡大されたファン状の形状も可能であることが理解されるであろう。
【００４４】
符号１８を付した実施形態では、撹拌翼上に鋤の刃状のアタッチメント１９が設けられている。
【００４５】
図４は、ここでは単一の傾斜した表面を備える撹拌ブレード２０の断面図を示す。撹拌ブレード２０が動作すると、撹拌対象の材料が実質的に存在せず、空気供給開口部７を通って撹拌容器内に導入される冷却空気が撹拌ブレードに沿って半径方向内方に流れ込むことができるゾーンが、撹拌ブレードの後方に形成される。この場合、空気排出開口部７の外形は、理想的には、撹拌ブレードの形状と組み合わせて、撹拌ブレードの後方の、撹拌対象の材料が存在しないゾーン内への空気の吸入流が、可能な限り均一且つ長く保つことができるように選択される。
【００４６】
図５は、第２の実施形態の撹拌ブレード２１の断面図を示す。ここでは、撹拌ブレードは、傾斜面と、それに対して角度が付き、実質的に水平方向に延在する面とを備える。
【００４７】
図６は、第３の実施形態の撹拌ブレード２の断面を示す。この場合も、傾斜面があり、この傾斜面は一方で実質的に鉛直方向に延在する部分に、もう一方で反対に傾斜した部分に隣接している。
【００４８】
図７は、更なる実施形態の撹拌ブレード２３の断面を示す。撹拌ブレード２３もまた、傾斜面を有する。ここでは、傾斜面は、略管状の要素に取り付けられ、それを通して冷却空気を撹拌容器内に導入することもできる。
【００４９】
図８は、一例として、異なる撹拌ブレード２４〜２６が、３つの異なる翼板において駆動軸に取り付けられる実施形態を示す。最も低い翼板に配置された撹拌ブレードは、下向きに傾斜したブレード面と、それに対してほぼ垂直に延在する部分とを有する。中央の翼板では、冷却空気を駆動軸から半径方向外方に運ぶことができる一種の空洞が形成された断面を含む撹拌ブレード２５が使用されている。最も高い翼板では、撹拌対象の材料が過剰に巻き上がるのを防止するために、上向きに傾斜した撹拌ブレード２６が使用されている。撹拌ブレードの設計形状について、更に他の形状が可能であることは自明である。
【符号の説明】
【００５０】
１    装置
２    撹拌ブレード
３    筐体
４    駆動軸
５、５’    吸入口、排出口
６    コンベアベルト
７    空気吸入開口部
８、８’、８’’    撹拌ブレード
９    駆動モータ
１０    駆動モータ
１１    固体分離部
１２    供給口
１３    空気供給口
１４    延長部
１５〜１８    撹拌ブレード
１９    アタッチメント
２０〜２６    撹拌ブレード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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