專利名稱：金屬鑄件的熱處理及爐內(nèi)砂再生的制作方法
本申請是系列申請No.07/705，626(申請日為1991年5月24日)的繼續(xù)部分。
本發(fā)明涉及金屬鑄件的熱處理領(lǐng)域和對制作金屬鑄件所用的砂芯及砂模中的砂進(jìn)行再生的領(lǐng)域。
一般來說，現(xiàn)在技術(shù)中的方法和設(shè)備要求采取兩步或三步不同的分開的步驟去對由金屬鑄件或由帶砂芯的砂型成型的金屬鑄件進(jìn)行熱處理，以及從該砂型或砂芯中再生出足夠純凈的砂。本發(fā)明則可在一個唯一的步驟中完成金屬鑄件的熱處理和再生足夠純凈的砂。
用于制造金屬鑄件的方法和設(shè)備是被大家所熟知的。用鑄型和鑄芯來移置熔融材料，從而使得當(dāng)該熔融材料固化時，就形成了一個反映出該鑄型和鑄芯特征的鑄件。在鑄型的內(nèi)壁上具有所成型鑄件的外部特征，在鑄芯的外表面上具有所成型鑄件的內(nèi)部特征。鑄芯一般由砂制成，而鑄型有時是砂制成的。砂型和砂芯一般是由砂和可燃粘結(jié)劑的混合材料預(yù)先模制出來的。為簡便起見，在下文中將砂型和砂芯簡稱為砂芯。
按照某些現(xiàn)有技術(shù)，鑄件一旦形成，為了對該金屬鑄件進(jìn)行熱處理和從該砂芯中再生出足夠純凈的砂，要實現(xiàn)三個不同的步驟。第一步是將砂芯從鑄件上分離開。一般是用一種措施或用幾種措施相結(jié)合將砂芯與鑄件分開。例如，可將砂從鑄件上鏟掉或是振動鑄件而將砂芯粉碎并移走這些砂。一旦將砂從鑄件上除掉，就進(jìn)行第二步驟和第三步驟。在這一典型的三步法的現(xiàn)有技術(shù)中，第二步驟和第三步驟的采用順序并不重要，這是因為砂已經(jīng)與鑄件分離開了。第二步驟包括鑄件的熱處理。如果需要提高鑄件的強度或硬度，一般都要對鑄件進(jìn)行熱處理。第三步包括使從鑄件上分離的砂凈化。該凈化過程一般是通過一項措施或通過幾項措施相結(jié)合而完成的。這些措施包括燃燒包裹在砂上的粘結(jié)劑，磨砂，使砂從篩網(wǎng)通過。為了能在新構(gòu)成的砂芯中很好地再使用這些充分凈化的砂，對這些砂進(jìn)行再生處理是很重要的。如果該再生砂至少在某種程度上被磨圓的話也是有利的，這將有助于使鑄件的表面光滑，并有助于砂粘很好地粘結(jié)，砂粒很好地粘結(jié)就會得到很結(jié)實的砂芯。因此，可對這些砂反復(fù)進(jìn)行再生處理，直至再生出足夠純凈的砂。
再生砂的純度可根據(jù)未燃燒的粘結(jié)劑的量來測量。未燃燒的粘結(jié)劑越少，砂越純凈。當(dāng)試圖提高純度時，一些砂被還原成“細(xì)料”(reducedto“fines”)。所謂的“細(xì)料”是指那些比規(guī)定尺寸小的砂粒。這兩項測量指標(biāo)(純度和細(xì)度)一般是彼此對立的，其中的一個測量指標(biāo)越高，另一個測量指標(biāo)就越低。平衡上述這些測量指標(biāo)是很重要的，因此，在砂的再生過程中能夠控制這些測量指標(biāo)是很重要的。
按照本發(fā)明人的在先發(fā)明(美國系列申請No.07/7052，626)，為了對借助于砂芯而形成的金屬鑄件進(jìn)行熱處理，以及對砂芯中的砂進(jìn)行再生處理，只需采取一個步驟便可完成。這是通過將帶有砂芯的鑄件導(dǎo)入到一個具有充氧空氣(該充氧的空氣被加熱至少達(dá)到砂芯粘結(jié)劑材料的燃燒溫度)的爐中而實現(xiàn)的。這就會引起砂芯中的一些粘結(jié)劑燃燒，與其它措施相結(jié)合就會導(dǎo)致砂芯與鑄件相分離。系列申請No.07/705，626中所公開的裝置促進(jìn)比將砂芯與鑄件相分離時所需的粘結(jié)劑的燃燒更多的粘結(jié)劑燃燒。系列申請No.07/705，626中所公開的裝置噴射用于某些應(yīng)用場合的在爐中處于足夠純凈狀態(tài)的砂，但該裝置不能燃燒足夠量的粘結(jié)劑(或說是不能處理砂芯)來對另外一些一定的應(yīng)用場合提供足夠純凈的砂。此外，該裝置不能提供具有各種不同特性的再生砂；不能有選擇地控制砂的圓度、細(xì)料的數(shù)量或再生砂中的被燃燒的粘結(jié)劑的數(shù)量。因此，為了獲得用于一定應(yīng)用場合的足夠純凈的砂或獲得具有一定特性的砂，需要對用系列申請No.07/705，626中所公開的方法和裝置再生的砂進(jìn)行進(jìn)一步的加工處理。因此，上述的砂再生裝置在以下方面具有不足，即為了對借助于砂芯而形成的金屬鑄件進(jìn)行熱處理和從該砂芯中再生出足夠純凈的砂，它們需要至少兩個步驟的處理，要在兩個分開的場所中進(jìn)行這種處理，要使用專門的設(shè)備。
因此，需要采用一種更有效的方法和相關(guān)的設(shè)備，使得能夠更有效地進(jìn)行熱處理、將砂芯除去、以及更有效地從砂芯中再生出足夠純凈的砂。
簡明地說，本發(fā)明提供一種用于對使用砂芯制造的金屬鑄件進(jìn)行熱處理以及對該砂芯中的砂進(jìn)行再生處理的方法和設(shè)備。更具體地說，本發(fā)明提供一種用于將砂收集在一熱處理爐中、對砂進(jìn)行噴射、然后將砂從爐中噴出的改進(jìn)的方法和設(shè)備。本發(fā)明可再生出比一般從熱處理爐中排出的砂現(xiàn)純凈的砂。本發(fā)明的方法和設(shè)備還能夠有選擇地控制在從爐中噴出的砂中所含有的粘結(jié)劑的量和細(xì)料的量。
本發(fā)明的最佳實施例包括與一熱處理爐相連的用于攪拌收集在該爐內(nèi)的砂的設(shè)備。在該最佳實施例中，這個攪拌設(shè)備利用壓縮空氣、通過一個“射流”過程而實現(xiàn)其攪拌功能，故該攪拌設(shè)備在這里被稱作射流器。這一射流工藝使得來自一加壓源的空氣從收集在爐內(nèi)的砂中穿過，從而使砂懸浮起來并象紊流流體一樣動作。該射流器與爐中的其它構(gòu)件相連接，射流器使得砂芯中的粘結(jié)劑部分在爐內(nèi)充分燃燒，以再生出足夠純凈的砂。在這個實施例中，砂芯(其中的粘結(jié)劑被燃燒)與傳送到爐中的鑄件相聯(lián)結(jié)。爐的最佳實施例以及該爐內(nèi)的一些構(gòu)件被公開在系列申請No.07/705，626中。射流器和與該射流器相關(guān)聯(lián)的一些構(gòu)件被首次公開在本申請中。
本發(fā)明的最佳實施例中的射流器引起對已收集在爐漏斗內(nèi)的砂進(jìn)行噴射。這一噴射使得砂彼此相磨擦，在至少一個實施例中該射流還使得砂與一金屬靶相磨，從而使粘結(jié)劑暴露出來。然后，已露出的粘結(jié)劑燃燒。重復(fù)上述這一過程直至已燃燒了足夠量的粘結(jié)劑、以使使用者對砂的純度滿意為止。
在本發(fā)明的最佳實施例中，射流器向爐漏斗中添加氧氣以促進(jìn)粘結(jié)劑燃燒。在本發(fā)明的最佳實施例中，從一個副熱源向射流器提供預(yù)熱空氣以進(jìn)一步促進(jìn)粘結(jié)劑燃燒。在一個替換的最佳實施例中，射流器中的空氣是不預(yù)熱的。按照本發(fā)明的一個方面，采用多個射流器，在這樣的實施例中，挑選若干個適當(dāng)?shù)纳淞髌鞑⒂羞x擇地沿著爐內(nèi)多區(qū)放置。
本發(fā)明進(jìn)一步包括用于將再生砂從爐中卸出的方法。在本發(fā)明的最佳實施例中，再生砂的卸出是受控制的，以控制爐中的砂的體積。這影響著砂經(jīng)受射流的時間量，因此而實現(xiàn)該再生砂特性的控制。
本發(fā)明的另一實施例包括一個補加砂再生裝置(“SSRU”)。該補加砂再生裝置與爐熱源和射流器以及爐內(nèi)的其它構(gòu)件相連接而起作用。該補加砂再生裝置對上述從鑄芯中再生出的砂提供補加再生。例如，用該補加砂再生裝置對從現(xiàn)有技術(shù)的振動器中收集的砂和從系列申請No.07/705，626的爐槽中排出的砂進(jìn)行再處理。該補加砂再生裝置包括一個位于爐外部的料斗。一根管與料斗出口相接并穿入到爐中。該管在爐內(nèi)部延伸，它緊挨著爐加熱器并且其尾端朝著爐漏斗而終止。將所收集的砂放入到該料斗中，砂在料斗中被加熱至粘結(jié)劑的燃燒溫度之上并被暴露于一富有氧氣的大氣環(huán)境中，這導(dǎo)致粘結(jié)劑進(jìn)行最初的燃燒。然后，砂進(jìn)入管中。在砂從該管中通過的同時，砂被爐加熱器加熱并使粘結(jié)劑進(jìn)一步燃燒。當(dāng)砂存在于管中時，砂降落到爐中，在爐中砂最好通過本發(fā)明的爐內(nèi)砂再生裝置而被進(jìn)一步再生。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于對粘有砂芯材料的鑄件進(jìn)行熱處理以及對該砂芯材料中的砂進(jìn)行再生的改進(jìn)的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于將砂芯材料從鑄件上除去并對該砂芯材料中的砂進(jìn)行再生的改進(jìn)的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種用于在一個爐中對那些在爐內(nèi)與鑄件相分離的砂芯中的砂進(jìn)行再生的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種用于在一個爐中攪拌那些被收集到該爐內(nèi)的砂的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于在一個爐中對那些收集在該爐內(nèi)的砂進(jìn)行射流的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于在一個熱處理爐內(nèi)促進(jìn)那些包裹在砂上的粘結(jié)劑燃燒(所說的砂是收集在該爐中的那些砂)的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于從副熱源中加熱那些收集在爐內(nèi)的砂的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于向收集在爐內(nèi)的砂所處的區(qū)域中供氧的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于在爐的外部對砂進(jìn)行再生砂的方法和設(shè)備。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種用于控制在爐內(nèi)所進(jìn)行的砂再生加工過程中砂芯材料被暴露的時間量從而使該再生砂的特性得以控制的方法和設(shè)備。
在閱讀和理解了本說明書的下文結(jié)合附圖所作的說明之后，本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點將會變得清楚明確。
圖1是本發(fā)明的最佳實施例中的熱處理爐與爐內(nèi)砂再生裝置相結(jié)合的局部剖開的視圖。
圖2是從圖1中的砂再生裝置中選擇的構(gòu)件的剖視圖。
圖3是從圖1中的砂再生裝置中選擇的構(gòu)件的俯視圖，它示出了某些在圖1中被刪去的構(gòu)件。
圖4是從圖1中的砂再生裝置中選擇的構(gòu)件的俯視圖，它示出了某些在圖1中被刪去的構(gòu)件。
圖5是圖1中所示的卸料閥組件的剖開的側(cè)視圖。
圖6是本發(fā)明的另一個最佳實施例中的爐內(nèi)砂再生裝置的剖開的局部俯視圖。
圖7是圖6中的設(shè)備的局聞側(cè)剖視圖。
圖8是沿圖7中的8-8線所截取的圖6中的射流器之射流管的橫截面視圖。
圖9是本發(fā)明的另一最佳實施例中的爐內(nèi)砂再生裝置的側(cè)視圖。
圖10是圖9中的射流環(huán)的詳細(xì)的立體視圖。
圖11是沿圖10中的11-11線所截取的圖9中的射流環(huán)的橫截面視圖。
圖12是沿圖11中的12-12線所截取的圖9中的射流環(huán)的橫截面視圖。
圖13是本發(fā)明的另一實施例中的爐內(nèi)砂再生裝置的局部剖視圖。
圖14是本發(fā)明的一個具有多區(qū)的熱處理爐和爐內(nèi)砂再生裝置的實施例的剖開的視圖。
圖15是本發(fā)明的另一個實施例中的補加砂再生裝置(它是該實施例中的一個部件)的孤立的側(cè)視圖。
圖16是圖15中的補加砂再生裝置安裝到組合在一起的熱處理爐和爐內(nèi)砂再生裝置的頂部時的側(cè)剖視圖。
圖17是圖15中的再生漏斗的剖開的視圖。
說明書的這一部分包括兩部分，第一部分介紹各組成構(gòu)件以及這些構(gòu)件的取向和內(nèi)聯(lián)接；第二部分描述了上述這些組成構(gòu)件的操作情況并給出了實際所使用的構(gòu)件的一些實例。
現(xiàn)在請參見對附圖的詳細(xì)說明，在附圖中，多幅視圖中同樣的數(shù)碼標(biāo)號表示同樣的構(gòu)件。圖1表示的是本發(fā)明的最佳實施例中的熱處理爐19與爐內(nèi)砂再生裝置20相組合的局部剖開的視圖。該爐內(nèi)砂再生裝置20包括一個漏斗30，漏斗30有漏斗壁31并形成有漏斗入口33和漏斗出口35。在圖1中漏斗壁31和其它一些構(gòu)件被刪除，以便使所示構(gòu)件清楚可見。爐內(nèi)砂再生裝置20還包括射流器40、導(dǎo)管80、磨盤80和卸料閥組件100。圖中所示的射流器40穿過漏斗壁31。導(dǎo)管80在漏斗30中處于射流器的上方。磨盤90在漏斗中處于導(dǎo)管80的上方。卸料閥組件100與漏斗出口35相連。在本發(fā)明的最佳實施例中，爐內(nèi)砂再生裝置20的漏斗30兼作熱處理爐19的漏斗30。在系列申請No.01/705，626中公開了一種適用的熱處理爐19，因此這里所引用的參考文獻(xiàn)包括美國專利申請No.07/705，626的說明書。卸料閥組件100提供了一個通往爐的外部的通道。
圖2是圖1中所選擇的構(gòu)件的剖開的側(cè)視圖，它更詳細(xì)地示出了本發(fā)明的最佳實施例中的射流器40。圖2中還象征性地示出了砂子25，這些砂子25被收集在漏斗出口35處。射流器40包括一根射流管41，該射流管41的射流端42位于漏斗30中，射流管41的源端43位于漏斗30的外部。在圖2中切去了射流管41的源端43被端板47密封，該端板47以被工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的方式(例如通過焊接)而與源端43相連接。在圖2中端板47的一部分被切除，以完全露出一加熱器60。該加熱器60通過端板47而固定，其固定方式使得在修理時或在用不同類型的加熱器進(jìn)行更換時易于將該加熱器60移出。加熱器60具有一個排氣端61和一個進(jìn)氣端62，排氣端61位于管內(nèi)部44當(dāng)中，進(jìn)氣端62位于射流管41的外部。壓縮空氣通過進(jìn)氣口65而供入到加熱器60的進(jìn)氣端62中。在本發(fā)明的最佳實施例中，加熱器60是一個高壓氣體燃燒器。在本發(fā)明的另一個實施例中，該加熱器60包括一個電加熱元件。其它類型的加熱器也是適用的。
一個信號發(fā)生壓力計70通過一個壓力計管71而與射流管41相連接，這一連接使得該信號發(fā)生壓力計70與射流管內(nèi)部44相連通并可感應(yīng)射流管41內(nèi)的壓力。一個信號調(diào)節(jié)器74與信號發(fā)生壓力計70相連。該信號發(fā)生壓力計70通過一根壓力計的動力電纜72而與電源相連接。該信號發(fā)生壓力計70通過信號電纜73而與卸料閥組件100相連接。卸料閥組件100未在圖2中示出。
射流管41的射流端42在圖2中被彎向?qū)Ч?0和磨盤90。在圖2中切去了導(dǎo)管80的一部分，該導(dǎo)管80具有管壁81并形成了一個管道82。在圖2中切去了磨盤90的一部分，該磨盤90具有盤的背面92和中凹的盤面91。
圖3是圖2中的設(shè)備的俯視圖，圖3表示得更詳細(xì)，在圖3中磨盤90被移走。如圖3所示，導(dǎo)管80與管結(jié)構(gòu)的支承桿85a、85b相連接，所說的管結(jié)構(gòu)的支承桿85a、85b與漏斗壁31相連接，這些連接是以工業(yè)領(lǐng)域中的技術(shù)人員所了解的方式進(jìn)行的，例如通過焊接進(jìn)行連接或采用螺栓連接。導(dǎo)管80處于這樣的位置上，即該導(dǎo)管80位于射流管41的射流端42的上方，并且管道82與射流端42處的管內(nèi)部44成一直線。
圖4是圖2中的設(shè)備的細(xì)部的俯視圖。在圖4中，磨盤90的盤面91朝向射流端42，所以該盤面91是看不見的。如圖2和圖4所示，磨盤90與支承索95相連接，這些支承索95連接在漏斗壁31上。支承索95具有一個盤端96、一個鉤端97和一個位于盤端96與鉤端97之間的螺旋扣98。支承索95的盤端96連接在磨盤90上，其連接方式是工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)人員所了解的方式，例如通過焊接進(jìn)行連接或采用螺紋連接。每一支承索95的鉤端97通過鉤圈99而連接到漏斗內(nèi)壁31上，這些鉤端97是鉤在鉤圈99上的。鉤圈99與漏斗壁31相連接，其連接方式是工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)人員所了解的方式，例如通過焊接進(jìn)行連接或采用螺紋連接。有多個鉤圈99，對每一個鉤圈進(jìn)行排列定位使得射流端42上方的磨盤90的高度可被調(diào)節(jié)，正如下文將要詳述的那樣。在圖4中看不見射流端42、射流管內(nèi)部44和導(dǎo)管80，這是因為它們被磨盤90掩蓋住了。
圖5是圖1中所示的卸料閥組件100的剖開的側(cè)視圖。該卸料閥組件100包括一個雙翻卸閥110和一個氣動閥操作件130。雙翻卸閥110具有一個閥入口111和一個閥出口112。閥入口111與漏斗出口35相連接(見圖1)，其連接方式是工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)人員所了解的方式，例如駝過焊接進(jìn)行連接或采用螺紋連接。閥出口112位于熱處理爐19的外部，從而使得雙翻卸閥110提供了一條從漏斗的內(nèi)部通向熱處理爐19的外部的通道。在圖5中切去了雙翻卸閥110的一部分，以露出第一盤116、第二盤117、第一座118和第二座119。氣動閥操作件130與雙翻卸閥110相連接，其連接方式是所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所了解的方式，從而使得氣動閥操作件130控制雙翻卸閥110的操作。氣動閥操作件130與氣動動力供給線131及信號電纜73相連接。在本發(fā)明的另一實施例中，該氣動閥操作件130被一電動閥操作件、液壓閥操作件或其它一些類型的閥操作件所替換。
圖6和圖7示出了本發(fā)明的另一個最佳實施例。圖6是本發(fā)明的另一實施例的剖開的局部俯視圖。這一實施例不包括導(dǎo)管80或磨盤90。這一實施例包括一個與上述實施例中的射流器40有些類似的射流器40′，該射流器40′具有一個射流管41′，射流管41′分支成三根射流管41′a、41′b和41′c，每一根分射流管穿過漏斗壁31。這些射流管41′a、41′b、41′c起源于管頭55。管頭55起源于射流管41′的源端43。射流端42′a、42′b、42′c被以工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)人員所了解的方式密封，例如用塞50密封。另外，正如圖7中所示(圖7是射流器40′的側(cè)視圖，該圖示出了漏斗30的一部分)，每射流管41′a、41′b、41′c上限定了若干個射流孔51，這些射流孔51是朝向漏斗出口35的。在圖7中，兩根射流管41′b、41′c被射流管41′a遮擋住了。圖8是沿圖7中的8-8線所取的截面圖，為簡單起見只示出了一個射流管41′a，另外兩根射流管41′b和41′c的結(jié)構(gòu)是類似的。如圖8所示，射流孔51與射流管內(nèi)部44′是連通的。另外，在圖7和圖8所示的實施例中，射流孔51是沿著射流管41′a上的面向漏斗出口35的那一區(qū)段在縱向和徑向定位的射流孔51的中心線52之間的角度為90°。在本發(fā)明的另一實施例中，該射流孔51是以不同的方式相間隔布置的。
本發(fā)明的另一實施例未在圖中示出，它與圖6～8所公開的實施例相類似，所不同的是射流管40分支成六根射流管。這六根射流管中的三根管穿入一個爐漏斗，另外三根管穿入一個不同的爐漏斗30。實際上，本發(fā)明有各種不同的實施例，這些實施例是依據(jù)剛鍘描述過的那些實施例而作的改型。雖然在圖6和圖7中沒有表示出信號發(fā)生壓力計70，但在本發(fā)明的這些替換實施例中均包括有該信號發(fā)生壓力計70及其所有的輔助構(gòu)件。
圖9表示的是本發(fā)明的另一個最佳實施例，該實施例不包括導(dǎo)管80或磨盤90。在該實施例中，在漏斗出口35與閥入口111之間放置了一個射流環(huán)140。該射流環(huán)140與漏斗出口35及閥入口111相連接，其連接方式是工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)人員所了解的方式，例如通過焊接進(jìn)行連接或采用螺紋連接。圖9中還示出了一根射流管41″，該射流管41″確定了管的內(nèi)部44″(未示出)。該射流管41″具有一個射流端42″和一個源端43″，射流端42″與射流環(huán)140相連接，壓縮空氣被供入到源端43″中。
圖10是圖9中的射流環(huán)140的立體圖，該圖示出了射流環(huán)140的細(xì)節(jié)。該射流環(huán)140包括一個中空的環(huán)框141，該環(huán)框141確定了一個環(huán)內(nèi)部142(見圖11)。射流環(huán)140圍定一個開口區(qū)145，該開口區(qū)145借助于環(huán)框141上的若干個射流孔146而與環(huán)內(nèi)部142連通。為簡單起見，在圖10中僅標(biāo)出了這些射流孔中的兩個孔。環(huán)框141還有一個管接孔147。環(huán)框141在該管接孔147處與射流管41″的射流端42″相連接，從而使得管內(nèi)部44″與環(huán)內(nèi)部142相連通。這種連接是以工業(yè)領(lǐng)域中的技術(shù)人員所了解的方式進(jìn)行的，例如通過焊接進(jìn)行連接。
圖11是沿圖10中的11-11線所截取的截面圖。圖11表示出了環(huán)內(nèi)部142。圖12是沿圖11中的12-12線所截取的截面圖。圖12示出了環(huán)框141上的眾多的射流孔146中的一個。這些射流孔146傾斜足夠的斜度，以使得從開口區(qū)145(該開口區(qū)145是由環(huán)框141圍成的)中穿過的砂芯不容易向上移進(jìn)并防止它通過射流孔146而進(jìn)入到環(huán)內(nèi)部142。
在本發(fā)明的另一個實施例中，沒有信號發(fā)生壓力計70。如圖13所示(該圖13是一個剖開的視圖)，本發(fā)明的這一實施例包括信號發(fā)生傳感器170a、170b、170c，這些傳感器安裝在漏斗30內(nèi)、位于漏斗壁31上。安裝傳感器170a、170b、170c，使它們在漏斗30中探查砂芯的預(yù)定水平面。每一個信號發(fā)生傳感器170a、170b、170c通過信號電纜73′而與卸料閥組件100(未在13中示出)相連接。一個選擇器171與上述信號發(fā)生傳感器170a、170b、170c相連。在本發(fā)明的最佳實施例中，該信號發(fā)生傳感器170a、170b、170c是一種電探針。
圖14表示的是本發(fā)明的一個具有名區(qū)的實施例，該實施例包括一個多區(qū)爐211，該多區(qū)爐211擁有若干個上述實施例中所述的爐內(nèi)砂再生裝置20。在系列申請No.07/705，626中公開了一個爐211的實例。正如所公開的那樣，在這里的圖14中，爐211包括工作腔215；區(qū)216-216H；爐加熱器218；預(yù)熱腔224；爐的進(jìn)料門225；爐的上端226；爐的出料門227；爐的下端228；輥式爐床234；輥子236；筐240，用于運送鑄件；軸扇244；爐頂245；篩網(wǎng)252；擋板253；送砂器259；中心收集料斗260。為了更清楚地了解爐211，請參見系列申請No.07/705，626，該申請已被包括在本說明書中。爐211還包括有漏斗30和卸料閥組件100。區(qū)216A、216B裝備有射流器40(見圖1、圖2、圖3和圖4)、導(dǎo)管80和磨盤60。預(yù)熱腔和區(qū)216E裝備有射流器40′(見圖6、圖7和圖8)，區(qū)216F、216G、216H裝備有射流器40″(見圖9、圖10、圖11和圖12)。型砂25在圖中象征性地示出，這些型砂25被收集在漏斗出口35處。
圖15表示的是補加砂再生裝置180，該裝置180是本發(fā)明的又一個實施例的一部分。該補加砂再生裝置180包括一個再生漏斗181，該再生漏斗181具有一個入口182、一個出口183和一個壁184。補加砂再生裝置180還包括一個卸料器190，它有一個卸料入口191和一個卸料出口192。在該最佳實施例中，該卸料器190是一個螺旋推料器。卸料入口191與漏斗出口183相連接，其連接方式是工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)人員所了解的方式，例如通過焊接進(jìn)行連接或采用螺紋連接。補加砂再生裝置180還包括一個輸送管195，輸送管195有內(nèi)部空間199。該輸送管195還具有管入口196、管出口197和一個供氧管198，該供氧管198與管內(nèi)部199連通。管入口196與卸料出口192相連接，其連接方式是工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)人員所了解的方式，例如通過焊接進(jìn)行聯(lián)接或采用螺紋連接。
圖16是按照本發(fā)明的另一個實施例將圖15中的補加砂再生裝置180安裝到給合在一起的熱處理爐19和爐內(nèi)砂再生裝置20的頂部時的剖視圖。再生漏斗181和卸料器190位于熱處理爐19的外部。輸送管195穿過熱處理爐19并緊接近于U型管式爐加熱器218′。管出口197的取向是朝向漏斗入口33的。
圖17是圖15中的再生漏斗181的剖視圖。在該圖中剖去了再生漏斗的壁184的一部分，以露出由該壁184所圍成的漏斗的內(nèi)部185。在該再生漏斗的內(nèi)部185有加熱器186、供氧器187和料位指示器188。再生漏斗181還包括一個循環(huán)排氣管道189和一個氣體過濾管道198，所說的循環(huán)排氣管道189將氣體排入到熱處理爐19中。
以下敘述本發(fā)明裝置的操作。
返回來參見圖1和圖14，當(dāng)依照系列申請No.07/705，626中所公開的方法和設(shè)備對帶有砂芯的鑄件進(jìn)行處理時，砂和砂芯部分通過漏斗入口33而降落，砂朝著漏斗出口而收集在漏斗30中。在漏斗30中的砂積累到一限定的砂面高度之前，雙翻卸閥110中的第一盤116和第二盤117一直保持分別與第一座118和第二座位119相接觸。因此，當(dāng)砂和砂芯部分通過漏斗入口33繼續(xù)降落時，漏斗30中砂芯的水平面高度在增加。
圖1、圖2、圖3和圖4公開了本發(fā)明的第一最佳實施例。該第一最佳實施例的核心設(shè)備和工藝被稱為“帶靶的高溫射流”。在這個實施例中，通過空氣入口65而提供壓縮空氣。來自加熱器60的被氧化和加熱了的空氣從射流管41的射流端42噴出。當(dāng)砂的水平面升至射流端42的水平面之上時，射流開始，被氧化和加熱了的空氣對射流端42上方的部分砂芯進(jìn)行射流。也就是說，該空氣向上流經(jīng)型砂，使這些砂懸浮并象紊流流體一樣運動。該射流進(jìn)一步將砂推進(jìn)，使砂穿過導(dǎo)管通道82，在此處，被輸送的這部分砂的流動軌跡的取向是朝向磨盤90的盤面91的。這部分砂接觸到磨盤90然后向著射流端42回落，在射流端42處這些砂再被進(jìn)一步射流。這部分被射流的砂彼此與盤面91研磨。通過這種方法而進(jìn)行的研磨敲掉了粘在砂上的灰渣。這樣就露出了未燃燒的粘結(jié)劑，從而有助于粘結(jié)劑的燃燒。除了通過暴露出未燃燒的粘結(jié)劑而有助于粘結(jié)劑的燃燒以外，射流器40還通過提供熱的和氧化了的環(huán)境而促進(jìn)燃燒。這樣，露出的粘結(jié)劑燃燒，從而促進(jìn)從砂芯再生的砂的凈化。因為這種“帶靶的高溫射流”包括了很多使砂再生的技術(shù)(至少包括射流、射流與磨盤相結(jié)合、加熱促進(jìn)燃燒、氧化促進(jìn)燃燒)，所以與下文所談及的工藝方法相比較，上述這種工藝具有很高的生產(chǎn)能力。
本發(fā)明的其它一些實施例之一在圖6、圖7和圖8中示出，這些實施例被稱作“熱射流”。“熱射流”不是向著一個靶子來推進(jìn)砂芯部分。但“熱射流”。在其它方面是與“帶靶的熱射流”相類似的。通過空氣入口65而提供壓縮空氣。來自加熱器60的被氧化和加熱了的空氣從射流孔51排出。當(dāng)砂的水平面接近射流孔51的水平面時，射流開始。通過調(diào)整射流孔51的位置和朝向，來促進(jìn)和增強射流。被射流的這部分砂彼此研磨。通過這種方法而進(jìn)行的研磨碰掉了粘在砂上的灰渣，這就使未燃燒的粘結(jié)劑暴露出來，因此而促進(jìn)了粘結(jié)劑的燃燒。除了通過暴露出未燃燒的粘結(jié)劑來促進(jìn)粘結(jié)劑的燃燒以外，射流器40′還通過提供熱的和氧化了的環(huán)境而促進(jìn)燃燒。這樣，露出的粘結(jié)劑燃燒，從而促進(jìn)從砂芯再生的砂的凈化。因為“熱射流”不使用靶子，所以它的研磨程度一般不如“帶靶的熱射流”的研磨程度大。因此，“熱射流”方法一般比“帶靶的熱射流”方法露出的粘結(jié)劑少并因此而使粘結(jié)劑燃燒得少。因此，“熱射流”方法一般比“帶靶的熱射流”方法的生產(chǎn)能力低。因此，“帶靶的熱射流”方法應(yīng)用在較大的砂和砂芯通過漏斗入口33而降落的場合，而“熱射流”方法則應(yīng)用于較適中的砂和砂芯通過漏斗入口33而降落的場合。
本發(fā)明的其它的實施例之一在圖9、圖10、圖11和圖12中示出，這些實施例被稱作“冷射流”?！袄渖淞鳌庇悬c類似于“熱射流”，所不同的是“冷射流”不包括加熱。壓縮空氣被供入到射流管41″的源端43″。借助于射流管41″的射流端42″和接管孔147，進(jìn)入到環(huán)內(nèi)部142中。然后該壓縮空氣通過射流孔146而從射流環(huán)140中釋放出來。當(dāng)砂的水平面升至射流孔146的上方時，射流開始。被射流的這部分砂彼此研磨。通過這種方法而進(jìn)行的研磨碰掉了粘在砂上的灰渣，這就使未燃燒的粘結(jié)劑顯露出來了，因此而促進(jìn)粘結(jié)劑的燃燒。除了通過暴露未燃燒的粘結(jié)劑而促進(jìn)粘結(jié)劑的燃燒以外，射流器40″還通過向環(huán)境提供添加的氧氣而促進(jìn)燃燒(燃燒所需的熱由熱處理爐19提供)。這樣，露出的粘結(jié)劑燃燒，以促進(jìn)從砂芯再生的砂的凈化。因為“冷射流”不加熱促進(jìn)燃燒，所以它的燃燒程度一般不如“熱射流”的燃燒程度。因此，“冷射流”一般比“熱射流”的生產(chǎn)能力低。這樣，“冷射流”應(yīng)用在較小較清潔的砂通過漏斗入口33而降落的場合?！袄渖淞鳌背耸股霸偕酝膺€在砂通過雙翻卸閥110之前使砂冷卻。這就保護(hù)了雙翻卸閥110使其免受熱應(yīng)力和應(yīng)變，并使得能夠使用較便宜的雙翻卸閥110。
如上所述，本發(fā)明的不同的實施例具有不同的生產(chǎn)能力。如系列申請No.07/705，626中所述，一連續(xù)的工藝爐211內(nèi)的不同區(qū)216(見圖14)具有不同的使砂芯從鑄件上松散下來的能力。因此，有必要在一些區(qū)216中再生較多的砂而在另一些區(qū)中再生較少的砂。按照本發(fā)明的一個多區(qū)的實施例，如圖14所示，在高能力區(qū)216A、216B采用具有較高能力的爐內(nèi)砂再生裝置20(例如圖1-4)；在預(yù)熱腔224和中等能力區(qū)216E中采用具有中等能力的爐內(nèi)砂再生裝置20(例如圖6-8)；在爐211的低能力區(qū)216F、216G、216H中采用具有較低能力的爐內(nèi)砂再生裝置20(例如圖9-12)。同樣，最好在具有較高生產(chǎn)能力的間歇式爐中采用本發(fā)明的具有較高生產(chǎn)能力的實施例，而在生產(chǎn)能力較低的間歇式爐中采用本發(fā)明中的具有較低生產(chǎn)能力的實施例。
在本發(fā)明的幾個實施例中，信號發(fā)生壓力計70和其輔助設(shè)備用于對砂的水平面提供可靠的控制，因此而控制了積累在漏斗30內(nèi)的砂的體積(參見圖2和圖9)。當(dāng)砂通過漏斗入口33而連續(xù)降落時，漏斗30內(nèi)的砂的水平面增高。隨著砂的水平面高度的增加，對從射流管的射流端42中所射出的空氣流的阻力增大，并且射流管41內(nèi)的背壓增加。與信號發(fā)生壓力計70相關(guān)聯(lián)的信號調(diào)節(jié)器74是這樣設(shè)置的，即當(dāng)信號發(fā)生壓力計70探測到射流管內(nèi)部44中的一定的背壓時，產(chǎn)生一個“高水平面”信號。氣動的閥操縱件130通過信號電纜73接收該“高水平面”信號。當(dāng)氣動的閥操縱件130接收到上述信號時它操縱雙翻卸閥110。雙翻卸閥110是被這樣操縱的，即第一盤116和第二盤117交替地分別從第一座118和第二座119上。這一操作使得當(dāng)?shù)谝槐P116不與第一座118相接觸時，第二盤117與第二座119相接觸，反之亦然。這樣，當(dāng)雙翻卸閥110處于正在操作之中、漏斗30內(nèi)的砂正借助于該雙翻卸閥110而從漏斗30中流向熱處理爐19的外部時，在漏斗出口35處保持背壓，以使射流不中斷。在漏斗出口35處保持背壓是重要的，這是因為通過射流管41而提供的壓縮空氣將取阻力最小的路徑。如果第一盤116和第二盤117都離開它們的座，并且在漏斗內(nèi)有一定數(shù)量的砂，則阻力最小的路徑將是穿過雙翻卸閥110而通向爐的外部的大氣中的路徑。因此，該壓縮空氣將流過該雙翻卸閥110而不是強制該壓縮空氣的流路向上穿過積累在漏斗中的砂。在本發(fā)明的另一實施例，用一個星閥或螺旋推進(jìn)器或其它類型的具有卸料和密封功能的裝置來替換雙翻卸閥110。
在本發(fā)明的另一些實施例中，安裝在漏斗壁31上的信號發(fā)生傳感器170(見圖13)用于對積累在漏斗30中的砂的水平面進(jìn)行可靠的控制，并因此而對該砂的體積進(jìn)行可靠的控制。在一個實施例中該信號發(fā)生傳感器170飯后電容探針。電探針安裝在漏斗壁上，電探針的每一個安裝位置對應(yīng)于這樣一個水平面，即當(dāng)砂處于該水平面上時需操作雙翻卸閥110。所說的這個特定的水平面(即雙翻卸閥110將進(jìn)行操作時所對應(yīng)的那一水平面)是通過操縱選擇器171而確定的，該選擇器171確定出是哪一個探針正在受控制。當(dāng)砂的水平面升高而進(jìn)入與控制用的電控針相接觸的狀態(tài)時，產(chǎn)生一個“高水平面”信號。氣動閥操縱件130通過信號電纜73′接收該“高水平面”信號。當(dāng)氣動閥操縱件130接收到該信號時它如上所述操縱雙翻卸閥110。
通過控制砂在漏斗30中的停留時間來控制再生砂的特性。停留時間越長，砂被射流的時間就越長。當(dāng)對涂敷在砂上的粘結(jié)劑進(jìn)行較長時間的射流時，保留在再生砂上的粘結(jié)劑就較少，在該再生砂中就含有較多的細(xì)料。當(dāng)對涂敷在砂上的粘結(jié)劑進(jìn)行較短時間的射流時，保留在再生砂上的粘結(jié)劑就較多，在該再生砂中就含有較少的細(xì)料。所說的停留時間是通過控制所允許積累在漏斗30中的砂的體積而進(jìn)行控制的。所允許積累在漏斗30中的砂的體積越大，該停留時間就越長(假定砂的輸入是恒定的)。在本發(fā)明的一個最佳實施例中，所允許積累在漏斗30中的砂的體積是通過調(diào)節(jié)信號調(diào)節(jié)器74來選擇的，在本發(fā)明的第二實施例中，所允許積累在漏斗30中的砂的體積是通過調(diào)節(jié)選擇器171來選擇的。在包括有信號發(fā)生壓力計70的實施例中，如果在調(diào)節(jié)該信號調(diào)節(jié)器74時大體積的砂積累在漏斗30中，則信號發(fā)生壓力計70在一較高的壓力下發(fā)生一個“高水平面”的信號。如果在調(diào)節(jié)該信號調(diào)節(jié)器74小時體積的砂積累在漏斗30中，則信號發(fā)生壓力計70在一較低的壓力下發(fā)出一個“高水平面”的信號。在包括有多個信號發(fā)生傳感器170的實施例中，通過調(diào)節(jié)選擇器171選擇出這樣一個信號發(fā)生傳感器170，即該傳感器170處于與所需的砂的體積相對應(yīng)的水平面上，由此即可在漏斗30中積累大體積的砂或積累小體積的砂。
返回來參見圖2和圖4，在本發(fā)明的最佳實施例中，還可通過調(diào)節(jié)位于射流管41的射流端42之上方的磨盤90的高度來控制再生砂的特性。所說的磨盤90的高度是這樣調(diào)節(jié)的，即松開螺旋扣98，將鉤端97從鉤圈99中取下，再將該鉤端97鉤到鄰近的鉤圈99上，然后將螺旋扣98擰緊。經(jīng)過爐19或經(jīng)過漏斗壁31上的閘門而將上述這些構(gòu)件放置到漏斗30中。一般來說，當(dāng)降低磨盤90的高度時會產(chǎn)生更大程度的研磨，這是因為被氣流推進(jìn)的砂以更大的力撞擊磨盤90，因此，在再生砂中就包含有較少的粘結(jié)劑并且包含有更多的細(xì)料。一般來說，當(dāng)增加磨盤90的高度時會產(chǎn)生較小程度的研磨，這是因為被氣流推過的砂以較小的力撞擊磨盤90，因此，在再生砂中就包含有較多的粘結(jié)劑并且包含有較少的細(xì)料。
參見圖15至圖17，使用了補加砂再生裝置180，該裝置180與射流器40及熱處理爐19中的其它構(gòu)件相連接，以通過其它一些工藝而進(jìn)一步凈化那些已被再生過的砂，并通過另外的工藝再生那些已進(jìn)行過初始再生的砂芯中的砂。那些被導(dǎo)入到該補加砂再生裝置180中的砂芯及覆膜砂不粘結(jié)在鑄件上。舉例來說，如果意外地把砂芯的形狀模制錯了，使得它不能用于鑄造的話，就將該砂芯弄碎并將碎了的砂芯放入到該補加砂再生裝置180中。碎了的砂芯及覆膜砂通過該再生裝置的入口182被導(dǎo)入到補加砂再生裝置180中。加熱器186和供氧器187使該再生裝置的內(nèi)部185保持大氣狀態(tài)，以使與導(dǎo)入的砂及碎砂芯相聯(lián)帶的一些粘結(jié)劑燃燒，從而使得砂在該再生漏斗191中再生。這些再生砂通過卸料器190而從再生漏斗181中傳送到輸送管195中。輸送管195內(nèi)的砂靠重力從管入口196向著管出口197落下。由于輸送管195緊挨著U型的爐加熱器218′，所以該輸送管195中的砂被加熱。輸送管195中的砂還暴露于通過供氧線198而供給的氧氣當(dāng)中。因此，至少一些經(jīng)過了輸送管195的被暴露的粘結(jié)劑被燃燒。當(dāng)砂從管出口197經(jīng)過的砂降落到漏斗30中，在該漏斗30中砂如上所述通過射流而被進(jìn)一步凈化。
本發(fā)明的上述這些實施例可由各種各樣的材料構(gòu)成并包括各種各樣的構(gòu)件。以下僅舉例說明。漏斗30、導(dǎo)管80以及磨盤可用各種耐磨合金制做。特別是，漏斗30和導(dǎo)管80可用4130鋼、4140鋼或1020鋼制做，磨盤90可用一種鑄造高錳合金制做。射流環(huán)140可由A36結(jié)構(gòu)鋼方管構(gòu)成。高壓燃燒爐(在本發(fā)明的一個實施例中它用作加熱器60)可采用依克利波斯(Eclipse)牌號。信號發(fā)生壓力計70可采用Dwyer牌號的光電計。電容探針(在本發(fā)明的一個實施例中該電容探針用作信號發(fā)生傳感器170)和料位指示器188可采用EndressHauser牌號的LSC1110系列電容探針。對這些探針提供低電壓，當(dāng)該探針與某些材料(例如砂)相接觸時，電流流入該材料中，該探針就感應(yīng)出該電流。雙翻卸閥110可采用由Plattco公司制造的尼哈特含鎳白口鑄鐵(Ni-Hard)和鎳鉻合金的高溫雙翻卸閥。射流管41可由不銹鋼制成。加熱器186可采用National牌號的碳化硅加熱元件。
盡管已參照本發(fā)明的最佳實施例及其替換的實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但應(yīng)懂得的是，在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)可作出各種變化和改型，正如在此之前所述的及在下面的權(quán)利要求中所限定的那樣。
權(quán)利要求
1.一種用于對帶有砂芯的鑄件進(jìn)行熱處理和用于對該砂芯中的砂進(jìn)行再生的設(shè)備，所說的砂芯包含被可燃粘結(jié)劑包裹著的砂，砂芯連在鑄件上，所說的設(shè)備包括一個其內(nèi)接收鑄件的爐；用于加熱所說的爐的爐加熱裝置；用于攪拌爐內(nèi)的砂芯材料的裝置。
2.一種用于對帶有砂芯的鑄件進(jìn)行熱處理和用于對該砂芯中的砂進(jìn)行再生的設(shè)備，所說的砂芯包含被可燃粘結(jié)劑包裹著的砂，砂芯連在鑄件上，所說的設(shè)備包括一個其內(nèi)接收鑄件的爐；用于加熱所說的爐的爐加熱裝置；用于使砂芯部分與鑄件松解開的裝置；用于在所述爐內(nèi)對已松解下來的砂芯部分的砂進(jìn)行再生的裝置，其特征是所說的用于再生的裝置至少包括一個攪拌已松解的砂芯部分的裝置。
3.一種用于對帶有砂芯的鑄件進(jìn)行熱處理和用于對該砂芯中的砂進(jìn)行再生的方法，所說的砂芯包含被可燃粘結(jié)劑包裹著的砂，砂芯連在鑄件上，所說的方法包括下列步驟將鑄件放入爐中；對該爐進(jìn)行加熱；在該爐內(nèi)攪拌砂芯。
4.一種用于對帶有砂芯的鑄件進(jìn)行熱處理和用于對該砂芯中的砂進(jìn)行再生的方法，所說的砂芯包含被可燃粘結(jié)劑包裹著的砂，砂芯連在鑄件上，所說的方法包括下列步驟將鑄件放入爐中；對該爐進(jìn)行加熱；當(dāng)鑄件處于所說的爐中時使砂型與該鑄件松解開；在所說的爐內(nèi)對已松解下來的砂型部分的砂進(jìn)行再生，其特征是，對砂進(jìn)行再生的步驟中至少包括攪拌已松解的砂型部分。
5.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其一步包括一個補加砂再生裝置，該裝置至少包括一個再生漏斗，它位于所述爐的外部并限定出了一個中空的再生內(nèi)部，其中，所說的再生漏斗至少包括一個入口，通過該入口砂芯被放入到再生內(nèi)部中；一個出口，部分再生過的砂芯從該出口經(jīng)過而到達(dá)所述的再生內(nèi)部之外；補加砂再生裝置還包括用于在所說的再生內(nèi)部中對砂芯進(jìn)行部分再生的裝置；與所說的再生漏斗的出口相連接的卸料裝置，該卸料裝置將部分再生的砂芯中的砂噴射到所述爐中，以使這些經(jīng)過部分再生的砂芯中的砂經(jīng)受所說的用于在所述爐內(nèi)進(jìn)行再生處理的裝置的再生處理。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，所說的用于在爐內(nèi)進(jìn)行再生處理的裝置至少包括一個射流器。
7.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所說的用于在爐內(nèi)進(jìn)行再生處理的裝置至少包括一個射流器。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所說的射流器至少包括一個壓縮空氣源；一個射流器的射流管，該射流管限定出了一個中空的管內(nèi)部，其中，所說的射流器之射流管從與空氣源相連的第一端延伸并終止于第二端，該射流管的第二端使得已松解的砂芯在所述爐內(nèi)懸浮。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括一個與所說的射流器之射流管的第二端相連接的射流環(huán)，其特征在于，該射流環(huán)至少包括一個環(huán)框，該環(huán)框至少部分圍繞一個中心開口的區(qū)域并形成了一個中空的環(huán)內(nèi)部，該環(huán)內(nèi)部與所說的射流管的管內(nèi)部相連通，環(huán)框上還形成有許多使中心開口區(qū)域與環(huán)內(nèi)部之間相連通的射流孔。
10.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，射流器還至少包括一個將已經(jīng)松解的砂芯加熱至該松解的砂芯中的粘結(jié)劑的燃燒溫度之上的加熱器；所說的壓縮空氣源至少包括一個氧氣源；借助于該壓縮空氣氣源，已松解的砂芯中的粘結(jié)劑被燃燒。
11.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，所說的爐加熱裝置至少包括用于將爐內(nèi)已松解的砂芯加熱至該砂芯中的粘結(jié)劑的燃燒溫度之上的裝置；所說的壓縮空氣源至少包括一個氧氣源；借助于該壓縮空氣源，已松解的砂芯中的粘結(jié)劑被燃燒。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，所說的用于再生的裝置至少還包括一個位于爐中的磨盤，射流器與磨盤的構(gòu)成情況及放置方向是這樣，即射流器將已松解的砂芯朝著所述磨盤噴射，從而使得已松解的砂芯與該磨盤以有助于砂的再生的方式相接觸。
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備進(jìn)一步包括用于將再生的砂從爐中卸出的卸料裝置；所說的用于再生的裝置至少還包括用于有選擇地調(diào)節(jié)磨盤與射流器之間的距離的裝置，借助于該調(diào)節(jié)裝置，包松解的砂芯碰撞磨盤的撞擊力被有選擇地控制，由此而使得從爐中卸出的再生砂中所包含的細(xì)料量及粘結(jié)劑的量被有選擇地控制。
14.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，所說的用于再生的裝置至少還包括一個導(dǎo)管，該導(dǎo)管限定出了一條貫通的導(dǎo)向通道，該導(dǎo)管位于射流管的第二端與磨盤之間，從而使得已松解的砂芯被射流呂推進(jìn)到該導(dǎo)向通道中，在該導(dǎo)向通道中，已松解的砂芯被向著磨盤而引導(dǎo)。
15.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，磨盤與射流器協(xié)同作用而使該設(shè)備具有高的生產(chǎn)能力，從而使特定的已松解的砂芯很可能被多次向著磨盤噴射并與磨盤相接觸。
16.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括用于將已松解的砂芯收集在爐內(nèi)的收集裝置，以使這些被收集的砂芯具有很高的被射流器循環(huán)作用的能力；用于將再生砂從爐中卸出的卸料裝置；用于有選擇地控制該卸料裝置以使被收集的砂芯經(jīng)受射流器的作用的時間長短得以控制的停留裝置(dwellmeans)；由此而使得從爐中卸出的再生砂中所含有的細(xì)料量及粘結(jié)劑的量被有選擇地控制。
17.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于，所說的卸料裝置至少包括一個雙翻卸閥。
18.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于，所說的爐至少包括一個爐的上部和一個爐的下部；所說的收集裝置至少包括一個漏斗，該漏斗至少包括一個漏斗入口，該漏斗入口形成一個位于爐下部的開口，開口的方向和位置是這樣的，即使得已松解的砂芯落入到所說的漏斗入口中；一個漏斗出口，該漏斗出口形成了一個位于漏斗入口下方的開口；一個與漏斗入口及漏斗出口相連接的漏斗壁，該漏斗壁圍成了一個漏斗內(nèi)部并形成了一條貫穿于該漏斗內(nèi)部的、從漏斗入口到漏斗出口的通道，所說的漏斗壁是成一角度的，以使得在重力作用下落入到漏斗入口內(nèi)的砂芯被收集在該漏斗內(nèi)部并被向著漏斗出口積累起來；所說的卸料裝置與漏斗出口相連接。
19.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其特征在于，所說的卸料裝置至少包括一個卸料管，它有一個第一管端和一個第二管端以及一個管側(cè)壁，管側(cè)壁圍成了一條貫穿于管中的管通道，該管通道的第一端與所說的漏斗出口相連接，管通道的第二端位于所述爐的外部，以使得從漏斗內(nèi)部經(jīng)過的再生砂通過該卸料管而從爐中卸出；一個用于有選擇地控制砂芯從管通道通過的操縱裝置；用于使漏斗出口處保持密封狀態(tài)、從而使得當(dāng)再生砂從爐內(nèi)卸出時射流不會中斷的裝置。
20.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其特征在于，所說的射流管穿過漏斗壁，射流管的第二端位于漏斗內(nèi)部靠近漏斗出口處，以使得被收集的砂芯在漏斗內(nèi)部被懸浮。
21.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其特征在于，進(jìn)一步包括一個與射流管的第二端相連接的射流環(huán)，所說的射流環(huán)至少包括一個環(huán)框，該環(huán)框至少部分包圍了一個中心開口的區(qū)域，并且該環(huán)框界定出了一個與射流管的管內(nèi)部相連通的中空的環(huán)內(nèi)部和許多使中心開口區(qū)域與環(huán)內(nèi)部之間相連通的射流孔；所說的射流環(huán)對那些落入到漏斗入口中并趨于朝著漏斗出口積累起來的砂芯進(jìn)行射流。
22.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其特征在于，所說的射流環(huán)被放置在漏斗出口與卸料裝置之間，以使得砂芯從漏斗出口出來、經(jīng)過由射流環(huán)的環(huán)框所圍成的中心開口區(qū)域而進(jìn)入到卸料裝置中；所說的射流孔是傾斜的，其傾斜角度是以使從中心開口區(qū)域經(jīng)過的砂芯不容易向上移動、并穿過射流孔而進(jìn)入環(huán)內(nèi)部。
23.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其特征在于，所說的停留裝置至少包括用于確定收集在漏斗內(nèi)部中的砂芯的量的測量裝置；用于當(dāng)所說的測量裝置確定出在漏斗內(nèi)部有了預(yù)定量的砂芯時發(fā)出信號的信號裝置；所說的卸料裝置響應(yīng)信號裝置所發(fā)出的信號而將砂芯卸出，其中，砂芯從漏斗內(nèi)部出來而被從爐中卸出。
24.如權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其特征在于，所說的射流器與收集在漏斗內(nèi)部的砂芯相互作用而在射流器之射流管的管內(nèi)部形成一個背壓，其中，該背壓隨著收集在漏斗內(nèi)部的砂芯的深度的增加而增加；所說的測量裝置至少包括一個與射流管內(nèi)部相連的、用于確定上述背壓的壓力計；所說的信號裝置在背壓達(dá)到一預(yù)定值時產(chǎn)生一個信號；由此就使得在漏斗內(nèi)部保持特定量的砂芯。
25.如權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其特征在于，所說的信號裝置至少包括一個用于有選擇地確定信號裝置發(fā)出信號時的那一特定的背壓值的信號調(diào)節(jié)裝置，借助于該信號調(diào)節(jié)裝置，收集在漏斗內(nèi)部的砂芯的量被有選擇地控制，由此而使得砂芯在漏斗內(nèi)部滯留的時間的長短以及砂芯經(jīng)受射流器的作用的時間的長短得以控制，因此，從爐中卸出的再生砂中所含有的粘結(jié)劑的量及細(xì)料量被有選擇地控制。
26.如權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其特征在于，所說的測量裝置至少包括一個安裝于漏斗壁上、處于一預(yù)定高度的傳感器，當(dāng)收集在漏斗內(nèi)部的砂芯的水平面處于所述傳感器的高度上或處于該傳感器的高度之方時，所說的信號裝置產(chǎn)生一個信號。
27.如權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其特征在于，所說的測量裝置至少包括若干個安裝在漏斗壁上的傳感器，其中的每一個傳感器處于若干個預(yù)定的高度中的一個高度上，各傳感器所處的高度不同，所說的若干個預(yù)定的高度中的每一個高度對應(yīng)于所要求的漏斗內(nèi)部的砂芯的量；所說的信號裝置至少進(jìn)一步包括選擇裝置，它用于有選擇地確定所說的若干個傳感器中的一個傳感器作為控制元件，其中，當(dāng)漏斗內(nèi)部的砂芯的水平面升高并且該砂芯接觸到若干個傳感器中的那個正起控制作用的傳感器時，所說的信號裝置產(chǎn)生所說的信號，由此可有選擇地控制收集在漏斗內(nèi)部的砂芯的量，這就使得砂芯在漏斗內(nèi)部滯留的時間的長短以及砂芯經(jīng)受射流器的作用的時間的長短能被有選擇地控制，因此，從爐中卸出的再生砂中所含有的粘結(jié)劑的量及細(xì)料量被有選擇地控制。
28.一種用于對鑄件進(jìn)行熱處理和對砂芯中的砂進(jìn)行再生的設(shè)備，包括被可燃粘結(jié)劑粘著的砂，所說的設(shè)備包括一個用于在其內(nèi)接收鑄件的爐；用于加熱所說的爐的爐加熱裝置；用于對爐內(nèi)的砂芯進(jìn)行再生的裝置；一個補加砂再生裝置，它至少包括一個再生漏斗，它位于所述爐的外部，該再生漏斗界定出了一個再生內(nèi)部，并且，該再生漏斗至少包括一個入口和一個出口，通過該入口砂芯被放入到再生內(nèi)部當(dāng)中，部分再生的砂芯從該出口經(jīng)過而出到再生內(nèi)部之外；用于對再生內(nèi)部當(dāng)中的砂芯進(jìn)行部分再生的裝置；與所說的再生漏斗的出口相連接的卸料裝置，該卸料裝置用于將經(jīng)過部分再生處理的砂芯噴射到所述爐中，以使部分再生的砂芯經(jīng)受爐內(nèi)的再生裝置的作用。
29.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其特征在于，所說的用于對再生內(nèi)部當(dāng)中的砂芯進(jìn)行部分再生的裝置至少包括用于將該再生內(nèi)部當(dāng)中的砂芯加熱至該砂芯中的粘結(jié)劑的燃燒溫度之上的裝置；用于對該再生內(nèi)部充氧的裝置；借助于上述裝置，砂芯中的粘結(jié)劑被燃燒。
30.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其特征在于，所說的用于對爐內(nèi)的砂芯進(jìn)行再生的裝置至少包括一個射流器。
31.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備，至少還包括一個放置在卸料裝置與再生漏斗的出口之間的螺旋推料器；一個與該再生內(nèi)部相連通的空氣過濾管，它用于去除該再生內(nèi)部中空氣傳播的塵粒；一個與再生內(nèi)部相連通的循環(huán)排氣管，它用于將熱從所說的補加砂再生裝置排入到所說的爐中。
32.一種用于對帶砂芯的鑄件進(jìn)行熱處理和對該砂芯中的砂進(jìn)行再生的方法，所說的砂芯中的砂由可燃粘結(jié)劑結(jié)，砂芯聯(lián)在鑄件上，所說的方法包括下列步驟將鑄件放入爐中；加熱所說的爐，由此而使粘結(jié)劑燃燒并使砂芯與鑄件松解開；收集這些已松解的砂芯；在爐內(nèi)攪拌已收集的砂芯。
33.一種用于對帶砂芯的鑄件進(jìn)行熱處理和對該砂芯中的砂進(jìn)行再生的方法，所說的砂芯中的砂由可燃粘結(jié)劑粘結(jié)，砂芯連在鑄件上，所說的方法包括下列步驟將鑄件放入爐中；加熱所說的爐；當(dāng)鑄件處于爐中時將砂芯與鑄件分解開；在爐內(nèi)對已松解的砂芯進(jìn)行再生，其中，所說的再生步驟至少包括攪拌已松解的砂芯。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，所說的再生步驟至少還包括將已松解的砂芯加熱至粘結(jié)劑的燃燒溫度之上；將已松解的砂芯暴露于充氧的大氣環(huán)境中；由此而使得已松解的砂芯被燃燒；研磨從已松解的砂芯上脫落下來的燃燒的砂粒，由此而使已松解的砂芯中的粘結(jié)劑暴露于充氧的大氣環(huán)境中，從而使該砂芯中的粘結(jié)劑燃燒。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，所說的研磨步驟至少包括使已松解的砂芯與已松解的砂芯相互研磨的步驟。
36.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，所說的研磨步驟至少包括使已松解的砂芯與一磨盤相磨的步驟。
37.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，所說的再生步驟至少還包括對已松解的砂芯進(jìn)行射流。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，所說的射流步驟至少包括使已松解的砂芯懸浮而象紊流流體那樣動作。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，所說的再生步驟至少還包括將已松解的砂芯加熱至粘結(jié)劑的燃燒溫度之上；將已加熱的砂芯暴露于一充氧的大氣環(huán)境中；由此而使砂芯中的粘結(jié)劑燃燒；所說的使已松解的砂芯懸浮而象紊流流體那樣動作的步驟中至少包括研磨從已加熱的砂芯上脫落下來的燃燒的砂粒，由此而使已加熱的砂芯中的粘結(jié)劑被暴露于充氧的大氣環(huán)境中，從而使砂芯中的粘結(jié)劑燃燒。
40.如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，所說的射流步驟至少包括將已松解的砂芯加熱至粘結(jié)劑的燃燒溫度之上。
41.如權(quán)利要求40所述的方法，其特征在于，所說的再生步驟至少還包括使已加熱的砂芯暴露于一充氧的大氣環(huán)境中，從而使該砂芯中的粘結(jié)劑被燃燒。
42.如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，所說的射流步驟至少包括將已松解的砂芯暴露于一充氧的大氣環(huán)境中。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于，所說的再生步驟至少還包括將那些被暴露于一充氧的大氣環(huán)境中的已松解的砂芯加熱至粘結(jié)劑的燃燒溫度之上，由此而使該砂芯中的粘結(jié)劑燃燒。
44.如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，所說的射流步驟至少包括研磨已松解的砂芯。
45.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，所說的再生步驟至少還包括將已松解的砂芯加熱至粘結(jié)劑的燃燒溫度之上；將已加熱的砂芯暴露于一充氧的大氣環(huán)境中；由此而使砂芯中的粘結(jié)劑燃燒；所說的研磨砂芯的步驟至少包括研磨從已加熱的砂芯上脫落下來的燃燒的砂粒，由此而使已加熱的砂芯中的粘結(jié)劑暴露于充氧的大氣環(huán)境中，從而使砂芯中的粘結(jié)劑燃燒。
46.如權(quán)利要求33所述的方法，進(jìn)一步包括下列步驟從爐中卸出再生過的砂；有選擇地控制所說的再生的強度；由此而有選擇地控制從爐中卸出的再生砂中所含有的粘結(jié)劑的量和細(xì)料量。
47.如權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于，所說的再生步驟至少還包括研磨砂芯；所說的有選擇地控制再生強度的步驟至少包括有選擇地控制研磨的強度。
48.如權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于，所說的再生步驟至少還包括沿著預(yù)定的路徑將預(yù)定位置上的砂芯推進(jìn)；在預(yù)定的路徑內(nèi)在與所說的預(yù)定位置相距一預(yù)定的距離的地方放置一塊磨盤；由此而使得被推進(jìn)的砂芯與該磨盤相磨；所說的有選擇地控制于生強度的步驟至少包括改變磨盤與預(yù)定的位置(砂芯從這個預(yù)定的位置被推進(jìn))之間的距離。
49.如權(quán)利要求33所述的方法，進(jìn)一步包括下列步驟從爐中卸出再生過的砂；有選擇地控制再生過程的持續(xù)時間，由此而有選擇地控制從爐中卸出的再生砂中所含有的細(xì)料量及粘結(jié)劑的量。
50.如權(quán)利要求49所述的方法，其特征在于，所說的再生步驟至少還包括將已松解的砂芯加熱至粘結(jié)劑的燃燒溫度之上；將已加熱的砂芯暴露于一充氧的大氣環(huán)境中；由此而使砂芯中的粘結(jié)劑燃燒；研磨從已加熱的砂芯上脫落下來的燃燒的砂粒，從而使已加熱的砂芯中的粘結(jié)劑暴露于充氧的大氣環(huán)境中，由此而使砂芯中的粘結(jié)劑燃燒；所說的有選擇地控制再生過程所持續(xù)的時間的步驟至少包括有選擇地控制所說的卸料，以有選擇地控制砂芯在爐中停留的時間量并因此而控制砂芯經(jīng)受再生步驟的作用的時間量；由此就有選擇地控制了從爐中卸出的再生砂中所含有的細(xì)料量及粘劑的量。
51.如權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，所說的有選擇地控制卸料的步驟至少包括有選擇地控制爐中所裝有的砂芯的量。
52.如權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，所說的有選擇地控制卸料的步驟至少包括以下各步驟確定收集在爐內(nèi)的砂芯的量；當(dāng)爐中收集了預(yù)定量的砂芯時開始所說的卸料步驟；當(dāng)爐中所收集的砂芯的量少于預(yù)定量時中止所說的卸料步驟。
53.一種用于對帶砂芯的鑄件進(jìn)行熱處理和對砂芯中的砂進(jìn)行再生的方法，所說的砂芯中的砂由于可燃粘結(jié)劑粘結(jié)，砂芯連在鑄件上，所說的方法包括下列步驟將鑄件放入爐中；加熱所說的爐；當(dāng)鑄件位于所說的爐中時將砂芯與鑄件松解開；將未連在鑄件上的砂芯放入到爐中，該未連的砂芯是不與鑄件相連的；在爐內(nèi)對已松解的砂芯中的砂和未連在鑄件上的砂芯中的砂進(jìn)行再生，所說的再生步驟至少包括攪拌砂芯。
54.如權(quán)利要求53所述的方法，其特征在于，所說的再生步驟至少還包括對砂芯進(jìn)行射流。
55.如權(quán)利要求53所述的方法，在所說的放入未連的砂芯的步驟之前，還包括下列步驟將該未連的砂芯加熱至粘結(jié)劑的燃燒溫度之上；將已加熱的未連的砂芯暴露于一個充氧的大氣環(huán)境中；由此而使該未連的砂芯中的粘結(jié)劑燃燒。
56.一種用于對帶砂芯的鑄件進(jìn)行熱處理和對砂芯中的砂進(jìn)行再生的設(shè)備，所說的砂芯中的砂由可燃粘結(jié)劑粘結(jié)，砂芯連在鑄件上，所說的設(shè)備包括一個用以在其內(nèi)接收鑄件的爐；一個用于加熱所說的爐的爐加熱裝置；一個用于當(dāng)鑄件位于爐中時將砂芯與鑄件松解開的松解裝置；一個與所說的松解裝置分開的用于在爐內(nèi)對已松解的砂芯進(jìn)行再生的再生裝置，其中，所說的再生裝置至少包括一個用于在爐中攪拌已被松解裝置松解的砂芯的攪拌裝置。
57.如權(quán)利要求56所述的設(shè)備，其特征在于，所說的用于在爐中進(jìn)行攪拌的裝置至少包括一個射流器。
58.如權(quán)利要求57所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括放置在爐內(nèi)的用于收集已松解的砂芯以使所收集的砂芯具有很高的受射流器的循環(huán)作用的能力的收集裝置；用以從爐內(nèi)卸出再生過的砂的卸料裝置；用于有選擇地控制所說的卸料裝置以有選擇地控制所收集的砂芯經(jīng)受射流器的作用的時間的長短的停留裝置(dwellmeans)；由此而有選擇地控制從爐中卸出的再生砂芯所含有的細(xì)料量及粘結(jié)劑的量。
59.如權(quán)利要求58所述的設(shè)備，其特征在于，所說的爐至少包括一個爐上部和一個爐下部；所說的收集裝置至少包括一個漏斗，該漏斗至少包括一個漏斗入口，該漏斗入口形成了爐下部的一個開口，其位置和取向使得已松解的砂芯落入到該漏斗入口中；一個漏斗出口，它形成了漏斗入口下方的一個開口；一個將所說的漏斗入口與所說的漏斗出口連接起來的漏斗壁，該漏斗壁圍成了一個漏斗內(nèi)部和一條貫穿于該漏斗內(nèi)部的、從漏斗入口至漏斗出口的通道，其中，所說的漏斗壁是傾斜成一角度的，以使得所收集的砂芯在重力作用下向著所說的漏斗出口堆積；所說的卸料裝置與漏斗出口相連；所說的停留裝置至少包括用于確定收集在漏斗內(nèi)部的砂芯的量的測量裝置；用于當(dāng)所說的測量裝置確定出在漏斗內(nèi)部所收集的砂芯量達(dá)到了預(yù)定量時發(fā)出一個信號的信號裝置；所說的卸料裝置響應(yīng)信號裝置所發(fā)生的信號對再生砂進(jìn)行卸料，其中，所說的再生砂從漏斗內(nèi)部通過而從爐中卸出。
全文摘要
用于從一個熱處理爐中再生出足夠純凈的型砂的方法和設(shè)備，其中，鑄件上連有砂芯和/或砂型，該砂芯或砂型中的砂被可燃粘結(jié)劑粘結(jié)，將該鑄件放入到熱處理爐中；或者，把不與鑄件相連的砂芯和/或砂型放入到熱處理爐中。其中，借助于一個促進(jìn)粘結(jié)劑燃燒的射流器、通過一次或多次攪拌、加熱和充氧的過程而實現(xiàn)在爐內(nèi)對砂進(jìn)行再生。通過控制砂在熱處理爐內(nèi)的滯留時間而有選擇地控制再生砂的特性。
文檔編號C22C33/02GK1097662SQ9410266
公開日1995年1月25日 申請日期1994年1月27日 優(yōu)先權(quán)日1992年8月13日
發(fā)明者斯科特·P·克萊夫頓 申請人:聯(lián)合工程公司