DE3142109A1 - "verfahren zum verdichten von koernigen stoffen, insbesondere giessereiformstoffen" - Google Patents
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Description
3U2109
GEORG FISCHER AKTIENGESELLSCHAFT, 8201 Schaffhausen 2192/GAD / 7.10.1981 / MS-ba /
Verfahren zum Verdichten von körnigen Stoffen, insbesondere Giessereiformstoffen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verdichten von
körnigen Stoffen, insbesondere Giessereiformstoffen, mittels einer exothermen Reaktion eines Gemisches aus
Luft und mindestens einem Grundbrennstoff in einem geschlossenen System, wobei die exotherme Reaktion durch
Zufuhr von Zündenergie ausgelöst wird.
Ein bisher in der Giessereiindustrie vorgeschlagenes Explosionsverfahren zur Herstellung von Formen und
Kernen gemäss der ÜS-PS 31 70 202 ist über das Versuchsstadium nicht hinausgekommen. Hier wird der Vorschlag
gemacht, durch eine explosionsartige Verbrennung eines Brennstoffes oberhalb des Formstoffes in einem geschlossenen
System den Formstoff zu verdichten. Als nachteilig muss angesehen werden, dass die erzielten
Ergebnisse nicht reproduzierbar waren. Ausserdem konnten die für Giessereizwecke erforderlichen Festigkeitswerte
ohne Verwendung von zusätzlichem Sauerstoff nicht erreicht werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Verfahren
vorzuschlagen, welches die erwähnten Nachteile eliminiert und eine wirtschaftliche Herstellung von Formen
mit vorbestimmten, wählbaren Verdichtungswerten bei einer hohen Reproduzierbarkeit erlaubt und ohne die
Verwendung von zusätzlichem Sauerstoff arbeitet. Insbesondere soll der maximale Verdichtungsdruck relativ
niedrig sein.
Diese Aufgabe ist durch die im 1. Anspruch angegebene Lehre gelöst. Weitere Merkmale und besondere Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen' Ansprüchen
angegeben.
Durch diese Merkmale wird ein gezielter, reproduzierbarer Verbrennungsvorgang erreicht.
Beim erfindungsgemässen Verfahren ist es besonders vorteilhaft,
dass der nach der Auslösung der Verbrennung erreichte Maximaldruck im geschlossenen System unter
8 bar liegt, was die Belastung der Vorrichtung erheblich herabsetzt.
Mit Vorteil wird ein Grundgemisch aus Luft und Erdgas verwendet, da dieses am wirtschaftlichsten ist. Aber
auch andere Kohlenwasserstoffe können in.Frage kommen.
Die theoretische Verbrennungsgeschwindigkeit eines solchen Gemisches ist etwa 35 cm/s. Durch Beimischung
von Wasserstoff, dessen Verbrennungsgeschwindigkeit bei etwa 270 cm/s liegt, wird der zeitliche Druckanstieg
wesentlich geändert. Damit kann mann durch Variieren
der beigemischten Menge Wasserstoff die Formhärte im wesentlichen bestimmen. Auch eine Mischung von
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- 5 Luft und Wasserstoff kann verwendet werden.
Obgleich Wasserstoff am geeignesten ist, kommen auch
andere Gase wie z.B. Gichtgas, Generatorgas oder Leuchtgas in Frage, welche allgemein eine höhere Verbrennungsgeschwindigkeit
als ein Erdgas (oder Methan)-Luftgemisch aufweisen.
Ein Beispiel,zur Vermischung ist das Folgende:
Erdgas wird unter geringem Ueberdruck in eine geschlossene mit atmosphärischer Luft gefüllte Verbrennungskammer
geleitet. Darauf wird Wasserstoff entsprechend seinem Anteil mit geringem Ueberdruck in das Erdgasluftgemisch
in die Kammer geleitet, oder gleichzeitig mit dem Erdgas eingedüst. Der ganze Mischvorgang läuft
bei Umgebungstemperatur (und Umgebungsdruck) ab.
Das Gemisch, das auch aus einer Verbindung von mehreren Brennstoffen bestehen kann, wird durch Zündung zur
exothermen Reaktion gebracht.
Es hat sich gezeigt, dass neben der Veränderung des Brennstoffgemischem auch eine Veränderung der Zündenergie
für den Verdichtungsgrad von Bedeutung ist, da eine positive Korrelation zwischen der Zündenergiemenge und
dem Brennstoffgemisch einerseits und dem zeitlichen Druckanstieg andererseits besteht. Bereits bei einer
Zündenergie-von ca. 40/J 3 erfolgt unter günstigen
Brennstoffgemischen eine Zündung. Grössere Zündenergiewerte
gehen bis zu einem Grenzwert von etwa 101OOO J.
Höhere Werte ergeben keine wesentlichen Aenderungen mehr.
Die Zündenergie kann auf verschiedene Wege Zustandekommen. Eine Funkenentladungsvorrichtung, eine kapazitive
Entladung oder eine induktive Funkenentladung, eine Flamme, ein Glühkörper oder eine verbrennende
pyrophore Zündmasse können zur Anwendung kommen.
Die Erfindung hat u.a. den Vorteil, das zum ohnehin schon billigen Erdgas-Luftgemisch nur kleine Mengen an
Wasserstoff gebraucht werden um eine Erhöhung der Verbrennungsgeschwindigkeit
und damit eine positive Beeinflussung der Sandverdichtung zu erreichen. Auch bei
Giesskernen können damit gute Resultate erzielt werden.
Claims (10)
1. Verfahren zum Verdichten von körnigen Stoffen, insbe sondere Giessereiformstoffen, mittels einer exothermen
Reaktion eines Gemisches aus Luft und mindestens einem Grundbrennstoff mit einer relativ niedrigen
Verbrennungsgeschwindigkeit in einem geschlossenen System, wobei die exotherme Reaktion durch Zufuhr
von Zündenergie ausgelöst wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Verbrennungsgeschwindigkeit
dem Gemisch eine vorbestimmte Menge mindestens eines gasförmigen Zusatzbrennstoffes beigemischt
wird, dessen Verbrennungsgeschwindigkeit wesentlich grosser ist als die des Grundbrennstoffes.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundbrennstoff des Gemisches ein Kohlenwasserstoff,
vorzugsweise Erdgas ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass der beigemischte Zusatzbrennstoff Wasserstoff, Gichtgas, Generatorgas oder Leuchtgas
ist.
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4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beimischung unter Umgebungstemperatur
und Umgebungsdruck vorgenommen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass die Höhe der Zündenergie geregelt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündenergie elektrisch
erzeugt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündenergie durch Verbrennung
einer pyrophoren Zündmasse erzeugt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass die Zündenergie durch eine Flamme oder einen Glühkörper erzeugt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass die Zündenergie an zwei oder mehr Orten zugeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass als Grundbrennstoff nur Luft verwendet wird, die mit Wasserstoff angereichert wird.
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