СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОРМ ИЛИ СТЕРЖНЕЙ, В ЧАСТНОСТИ, ДЛЯ ЛИТЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА
PROCEDURE AND DEVICE FOR FABRICATION OF TUYERS OR CORES, IN PARTICULAR FOR FOUNDRY

Изобретение относится к способу изготовления форм или стержней, в частности для литейного производства, из смеси, состоящей из песка или формовочного материала и крепителя, в частности растворимого в воде и/или гигроскопического, причем смесь впрыскивают в формовочный или стержневой штамп при помощи, по меньшей мере, одного устройства для впрыскивания, т.е. из него, в ходе операции впрыскивания, по меньшей мере, через одно выходное отверстие, расположенное на панели для впрыскивания, а затем отверждают, причем, по меньшей мере, между двумя впрысками область выходного отверстия смачивают жидкостью или водой и/или сохраняют увлажненной.
Изобретение относится также к устройству для изготовления форм или стержней, в частности для литейного производства, из смеси, состоящей из песка или формовочного материала и предпочтительно неорганического крепителя, в частности растворимого в воде и/или гигроскопического, которое имеет, по меньшей мере, одно устройство для впрыскивания, состоящее из впрыскивающей трубки и впрыскивающей головной части, причем на впрыскивающей головной части предусмотрена панель для впрыскивания, имеющая, по меньшей мере, одно выходное отверстие и одно приспособление для его увлажнения, в частности для осуществления указанного способа.
Подобный способ и устройство известны из патента DE 10340491 В3. При этом для осуществления способа предусмотрено, что влагу подают в виде мелко распределенной или разбрызганной или распыленной жидкости. Однако оказалось, что в область выходных или выпускных отверстий попадает, таким образом, слишком много жидкости, и крепитель, представляющий собой смесь песка и связывающего вещества, может удаляться растворением или вымываться и/или смесь из песка и крепителя, находящаяся в выходных или выпускных отверстиях и близко вокруг них, может стать слишком влажной, так что внутри формовочного или стержневого штампа могут находиться области смеси из песка или формовочного материала и крепителя, имеющие различную влажность, которые и могут привести к неправильности формы или стержня.
Из DE 10144193 С1 известен контакт носителя влажности, который может быть, например, материалом, пропитанным жидкостью или водой и обладающим способностью поглощать, с наполнительными элементами для создания влажной атмосферы при впрыскивании. В результате выходное отверстие и смесь песка и крепителя становятся слишком мокрыми, что может привести к неполноценности этой смеси.
Кроме того, из DE 10144193 С1 известно, что поступающая влага должна действовать как конденсат, что опять-таки может привести к слишком сильному разбавлению водой смеси из песка и крепителя в области выходного или выпускного отверстия с упомянутыми вытекающими недостатками.
Поэтому задачей изобретения является создание способа, а также устройства указанного типа, с помощью которых можно избежать преждевременного твердения смеси, состоящей из формовочного песка для стержней или формовочного материала и крепителя, в области выходного отверстия или выходных отверстий и тем самым сделать возможным непрерывное производство, которое не требует частого обслуживания и при котором крепитель не становится слишком влажным или вообще может вымываться.
Для решения этой задачи указанный способ предусматривает, что жидкость или воду, предназначенную для увлажнения, распыляют при помощи ультразвука для получения аэрозоля во взвешенном состоянии и подают в область выходного отверстия и/или устройства для впрыскивания или впрыскивающей головной части.
Оказалось, что с помощью ультразвука жидкость, например, содержащая воду, или также вода может превращаться в аэрозоль во взвешенном состоянии, у которого компоненты жидкости так малы, что переходят во влажность воздуха без конденсации и без осаждения в виде конденсата в области выходного отверстия для смеси из песка и крепителя. Величина частичек жидкости, полученных с помощью ультразвука, может составлять от 0,01 мм и меньше. В то же время достигается достаточно высокая влажность воздуха, препятствующая высыханию смеси из песка и крепителя, например между двумя впрысками, так что отдельные впрыски могут происходить более эффективно без появления в форме или в стержне неравномерно увлажненных областей.
Аэрозоль или количество этого аэрозоля во взвешенном состоянии и величину объемного потока, снабженного аэрозолем, можно регулировать путем изменения пакетов импульсов, исходящих из ультразвукового(ых) излучателя(ей), и/или путем изменения напряжения ультразвукового(ых) излучателя(ей). Таким образом, можно привести в соответствие количество взвешенного аэрозоля, с помощью которого увлажняют область выходного(ых) отверстия(ий), и имеющихся соотношений, таких как влажность атмосферы, количество выходных отверстий и температура окружающей среды.
Особо целесообразная форма выполнения заявленного способа может заключаться в том, что аэрозоль во взвешенном состоянии образуется на удалении от выходного(ых) отверстия(ий) и поступает к выходному(ым) отверстию(ям) по трубопроводу. Таким образом, в области устройства для впрыскивания не нужно никакого места для образования аэрозоля. К тому же в области выходных отверстий внутри воздуха подготавливается так много влаги, что предотвращается высыхание выходных отверстий и при этом не подают слишком много жидкости, из-за чего, в частности, мог бы удалиться вымыванием или раствориться крепитель.
Еще одна особенно выгодная форма выполнения заявленного способа может заключаться в том, что запас песка во впрыскивающей трубке и/или во впрыскивающей головной части увлажняют жидкостным аэрозолем. Впрыскивающую трубку и/или впрыскивающую головную часть можно также соединить с ультразвуковым распылителем для жидкости или воды при помощи одного трубопровода или нескольких трубопроводов, так чтобы увлажнялся также и запас песка, в частности его поверхность, которая может образовывать в другом случае при необходимости корку, который, однако, не замачивается, что может происходить дополнительно для непосредственного увлажнения выходного отверстия или вместо этого как опосредованное увлажнение выходного отверстия.
Для решения задачи уже упомянутое устройство отличается тем, что имеет ультразвуковой распылитель для воды или жидкости, содержащей, в частности, воду, и что этот ультразвуковой распылитель соединен с выходным(и) отверстием(ями). Изобретение использует, таким образом, тот факт, что с помощью ультразвуковых излучателей воду или жидкость, содержащую воду, можно распылять таким образом, что отдельные капельки могут быть меньше двадцати тысячных миллиметра или даже меньше десяти тысячных миллиметра, так что они превращаются во влажность воздуха и не осаждаются в виде влажной пленки на элементах устройства для впрыскивания и, в частности, в области выходного отверстия.
При этом особенно целесообразно, если ультразвуковой(ые) излучатель(и) и относящаяся к нему (к ним) емкость с жидкостью расположены в пространственном отношении отдельно от устройства для впрыскивания и соединен(ы) с областью выходного(ых) отверстия(й) с помощью трубопровода или шлангопровода. Эксперименты показали, что находящийся во взвешенном состоянии аэрозоль, образованный ультразвуковым распылителем из воды или жидкости, содержащей воду, можно подавать без проблем на несколько метров через такой трубопровод, с тем чтобы затем приготовить в области выходного(ых) отверстия(й) достаточно влажный воздух, который препятствует высыханию смеси из песка или формовочного материала и крепителя, в частности в выходных отверстиях, но не слишком пропитывает эту смесь. Таким выгодным образом емкость с жидкостью и ультразвуковой излучатель можно расположить в одном месте на пескодувной стержневой или формовочной машине или рядом с этой машиной, где для этого достаточно места.
Для доставки аэрозоля от ультразвукового(ых) распылителя(ей) к выходному(ым) отверстию(ям) устройства для впрыскивания можно установить вентилятор и/или нагнетательное подключение, в частности над поверхностью жидкости, которая находится в емкости. И хотя аэрозоль может струиться - прежде всего, при наличии относительно короткого трубопровода - вследствие своего собственного давления к выходным отверстиям, однако вентилятор или нагнетательное подключение могут улучшить этот поток или также сделать возможным большее удаление ультразвукового излучателя от выходных отверстий. Кроме того, с помощью вентилятора и/или нагнетательного подключения можно преодолеть разность высот между ультразвуковым распылителем и панелью для впрыскивания или другой целью аэрозоля на пескодувной стержневой машине. Прежде всего аэрозоль можно транспортировать также вверх, так чтобы ультразвуковой излучатель с емкостью для жидкости мог располагаться ниже, где, как правило, для этого достаточно места. При этом выгодным является то, что конденсат, возможно возникающий при тех или иных условиях на внутренних стенках трубки или шланга, куда подается аэрозоль, может обратно стекать в емкость.
При этом особенно целесообразно, если емкость с жидкостью представляет собой закрытый резервуар с жидкостью и с помощью вентилятора и/или нагнетательного подключения, расположенного в или на одной из его стенок или действующего там, находится под избыточным давлением. Аэрозоль, образованный ультразвуковым распылителем, можно соответственно постоянно подавать в определенное место.
При этом особенно благоприятно, когда на емкости с жидкостью предусмотрен один или несколько, например два, ультразвуковых распылителя. Поверхность емкости для жидкости и содержащейся в ней жидкости может быть соответственно большой и можно производить соответственно много аэрозоля, так чтобы можно было сохранять влажными устройства для впрыскивания одновременно в нескольких местах.
К впрыскивающей головной части можно отнести подвижное защитное приспособление с продувной насадкой, которое имеет присоединительный элемент для аэрозоля и выполнено с возможностью отодвигания или удаления для выполнения отдельных впрысков, а соединительный трубопровод, проходящий от ультразвукового распылителя и емкости с жидкостью к защитному приспособлению, может представлять собой телескопическую трубку или шланг. Таким образом, сохраняется возможность иметь подвижное защитное приспособление и продувную насадку, так как их можно соединить с подвижным трубопроводом, который может следовать движениям защитного приспособления.
Может быть выгодно, если впрыскивающая трубка и/или впрыскивающая головная часть устройства для впрыскивания соединена(ы) с ультразвуковым распылителем и емкостью для жидкости при помощи одного или нескольких трубопроводов. Благодаря этому можно избежать образования корки на поверхности запаса песка, в частности во впрыскивающей трубке. Кроме того, благодаря этому можно увлажнить запас песка целенаправленно таким образом, что около выходного отверстия или отверстия для впрыскивания нужна только незначительная подача влаги или при необходимости вообще не нужна, и влагу подают в область выходного отверстия по запасу песка. Таким образом, можно предусмотреть прямую или опосредованную подачу аэрозоля к выходному(ым) отверстию(ям), причем их сочетание обещает лучшие результаты.
Ниже описан пример выполнения изобретения с помощью чертежа. Чертеж схематично показывает продольное сечение устройства для впрыскивания для подачи смеси из песка или формовочного материала и крепителя к стержневому штампу, так же схематично представленному в вертикальном сечении, причем к защитному приспособлению с продувной насадкой для газа, принадлежащему устройству для впрыскивания, с одной стороны, и к впрыскивающей трубке, принадлежащей устройству для впрыскивания, с другой стороны, проходит трубопровод, который идет от емкости для жидкости с ультразвуковым распылителем и служит для увлажнения выходного отверстия и запаса песка.
Устройство для изготовления форм и стержней, обозначенное в целом цифрой 1 (в примере выполнения для изготовления стержней для литейного производства), из смеси М, состоящей из песка или формовочного материала и, в частности, растворимого в воде или гигроскопического крепителя, имеет устройство для впрыскивания, в целом обозначенное цифрой 2, к которому относится по существу впрыскивающая трубка 3, принимающая смесь М, с впрыскивающей головной частью 4.
На нижнем конце впрыскивающей головной части расположена панель для впрыскивания 5, на которой находится смесь М, которую можно впрыскивать в процессе впрыскивания, по меньшей мере, через одну впрыскивающую насадку 6, имеющую выходное отверстие 7, а также - в примере выполнения - другое выходное отверстие 7 из устройства для впрыскивания 2 в стержневой штамп 8. Известным образом для этого впрыскивающая трубка 3 испытывает давление сверху, так что смесь М выдавливают через впрыскивающую насадку 6, входящую во входное отверстие 9 стержневого штампа 8, из камеры, находящейся над панелью 5, в камеру 14, предусмотренную в стержневом штампе 8 для приема смеси, и заполняют ее.
На чертеже устройство 1 представлено в положении после впрыска, т.е. устройство для впрыскивания 2 и стержневой штамп 8 отделены и находятся на расстоянии друг от друга.
Чтобы в промежутке до следующего впрыска во впрыскивающей насадке 6 или выпускном отверстии 7 остатки смеси и смесь М, находящаяся на панели 5, не образовали корочку и, прежде всего, частично отвердевшая смесь не закупорила выходные отверстия 7, их увлажняют следующим образом.
Между устройством для впрыскивания 2 и стержневым штампом 8 предусмотрено отодвигающееся защитное приспособление 10 с продувной насадкой для газа 11. Защитное приспособление 10 имеет свободное пространство 12. Когда оно в представленном изображении прилегает к панели для впрыскивания 5, оно стыкуется с ним внахлестку и, в частности, с выходным отверстием 7, а также с впрыскивающей насадкой 6, которая входит в свободное пространство 12. При этом свободное пространство 12 является газонепроницаемым по сравнению с панелью 5 или почти газонепроницаемым по сравнению с окружающей средой.
На чертеже видны, кроме того, емкость 13 для жидкости 15 и два схематично изображенных ультразвуковых распылителя 16, подключенные к емкости с жидкостью 13 и воздействующие на жидкость 15. Таким образом, жидкость 15, являющаяся водой или содержащая воду, превращается в аэрозоль во взвешенном состоянии, который обозначен в виде «грибовидного облака» 17 над поверхностью жидкости 15.
Ультразвуковые распылители 16 и емкость с жидкостью 13 соединены через трубопровод 18 со свободным пространством 12 защитного приспособления 10 и тем самым с выходными отверстиями 7, так что они увлажняются аэрозолем во взвешенном состоянии, но не промачиваются осаждающейся водой.
При этом видно, что ультразвуковые распылители 16 и емкость с жидкостью 13 расположены в пространственном отношении отдельно от устройства для впрыскивания 2 и соединены с областью выходных отверстий 7 через трубопровод или шлангопровод 18. Таким образом, может получаться аэрозоль во взвешенном состоянии 17 там, где для этого достаточно места.
Для поступления аэрозоля 17 от ультразвуковых распылителей 16 и емкости с жидкостью 13 к выходному(ым) отверстию(ям) 7 устройства для впрыскивания 2 в примере выполнения предусмотрен вентилятор 19 или нагнетательное подключение 20, причем можно предусмотреть обе возможности одновременно или альтернативно. При этом вентилятор 19 и/или нагнетательное подключение 20 находятся над поверхностью жидкости 15 в емкости с жидкостью 13, которая выполнена как закрытый резервуар с жидкостью, с тем чтобы над жидкостью 15 при помощи вентилятора 19 или подключения сжатого газа 20 создать избыточное давление, служащее для подачи аэрозоля 17. Подключение сжатого газа 20 или вентилятор 19 расположены при этом на стенке или в стенке 21 емкости с жидкостью 13, выполненной в виде резервуара с жидкостью.
При этом в примере выполнения видно, что на емкости с жидкостью 13 предусмотрены два ультразвуковых распылителя 16, которые накрыты жидкостью 15 и могут, таким образом, формировать два аэрозольных облака 17, которые могут поступать в трубопровод 18 в направлении стрелки Pf.
Поскольку защитное приспособление 10 с продувной насадкой для газа 11 является подвижным относительно устройства для впрыскивания 2 и панели для впрыскивания 5, ведущий к ним трубопровод 18 выполнен в виде шланга, который может следовать соответствующим движениям. Таким образом, защитное приспособление 10, имеющее продувную насадку 11 и относящееся к впрыскивающей головной части 4 и к панели для впрыскивания 5, несмотря на присоединительный элемент для аэрозоля и несмотря на трубопровод 18, ведущий к этому присоединительному элементу, можно удалять и отодвигать от панели для впрыскивания 5 для выполнения отдельных впрысков.
При этом на чертеже видно, что трубопровод 18 имеет ответвление 22, а другая трубопроводная линия 23 ведет к впрыскивающей трубке 3 и в нее, так что аэрозоль, образованный ультразвуковыми распылителями 16, можно транспортировать в смесь М или по смеси М, с тем чтобы препятствовать образованию корочки на поверхности этого запаса смеси. Кроме того, таким образом можно сохранять влажной всю смесь, что предотвращает образование корочки также и в выходных отверстиях 7.
С помощью заявленного устройства 1 жидкость 15, например воду, предназначенную для увлажнения, можно также распылять при помощи ультразвука в виде аэрозоля, находящегося во взвешенном состоянии, и подавать в область выходного отверстия 7 или выходных отверстий 7 напрямую или опосредованно. Прямая подача происходит в примере выполнения через трубопровод 18 и защитное приспособление 10 с его свободным пространством 12, а опосредованная подача происходит через трубопроводную линию 23 и впрыскивающую трубку 3.
При этом (подробно не представлено) аэрозоль и величину объемного потока с аэрозолем можно регулировать путем изменения пакетов импульсов, поступающих от ультразвуковых излучателей 16, и/или путем изменения напряжения ультразвуковых излучателей 16.
Так как устройство для впрыскивания 2 соединено с емкостью для жидкости 13 и ультразвуковыми распылителями 16 при помощи шлангопровода 18 и трубопроводной линии 23, аэрозоль, находящийся во взвешенном состоянии, образуется на удалении от выходных отверстий 7 и попадает туда по упомянутым трубопроводам.
Аэрозоль 17, полученный при помощи ультразвука, дает при этом такие маленькие частички жидкости, что они переходят во влажность воздуха и могут служить для увлажнения смеси М, по меньшей мере, в области выходных отверстий 7, не становясь при этом осадками и не пропитывая смесь М насквозь, возможно даже неравномерно, и при этом не удаляя вымыванием или не растворяя крепитель.
Для получения форм или стержней для литейного производства из смеси М, состоящей из формовочного материала или песка и крепителя, смесь М впрыскивают в формовочный или стержневой штамп 8 при помощи устройства для впрыскивания 2, т.е. из него или из впрыскивающей трубки 3 и впрыскивающей головной части 4, по меньшей мере, через одно выходное отверстие 7, находящееся на панели для впрыскивания 5, причем, по меньшей мере, между двумя впрысками область выходного отверстия 7 смачивают жидкостью и/или сохраняют влажной, причем жидкость 15, предназначенную для увлажнения, превращают при помощи ультразвуковых распылителей 16 в аэрозоль, находящийся во взвешенном состоянии, и подают к выходному отверстию 7 напрямую или опосредованно, например по линии 18 и/или 23.