<Desc/Clms Page number 1>
Vorrichtung zum Verdichten von pulverförmigen Stoffen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erhöhung des Raumgewichtes von pulverförmigen Stoffen unter Anwendung von Unterdruck und mechanischem Druck mit Hilfe von rotierenden, gasdurchlässigen Filterflächen.
Für feinpulverige Substanzen, z. B. für Russ, Kieselsäure oder Silikate, die als Füllstoffe in der Kau tschukindustrie oder für andere Zwecke dienen, hängt die Verarbeitbarkeit oft von der Möglichkeit ab, das Raumgewicht dieser Stoffe zu erhöhen, ohne dass ihre spezifischen, auf der Feinteiligkeit beruhenden Eigenschaften verloren gehen oder beeinträchtigt werden. Da derartige Stoffe oft erhebliche Mengen von Gasen adsorbieren, gelingt die Erhöhung des Raumgewichtes durch Verdichten im allgemeinen nur, wenn die Gase weitgehend entfernt werden.
Das bedeutet, dass man im allgemeinen eine wirksame Verdichtung nur erhält, wenn man Unterdruck - für eine Vorverdichtung und die Entfernung der okkludierten Gase - und mechanischen Druck-zur eigentlichenVerdichtung-anwendet. Für diesen Zweck sind Pressschnecken bekannt, die mit einer Absaugeeinrichtung verbunden sind, sowie andersartige Vorrichtungen, bei denen die Absaugung der okkludierten Gase, insbesondere der Luft, durch das den mechanischen Druck erzeugende Mittel hindurch geschieht. Nach diesem Verfahren arbeiten beispielsweise Vorrichtungen, bei denen der zu verdichtende Stoff, wie etwa Kieselsäure, auf gegeneinanderlaufende, mit einem gasdurchlässigen Mantel versehene Hohlwalzen aufgebracht und von diesen nach Entlüftung in den Spalt zwischen zwei Druckwalzen gefördert wird. Hier erfolgt dann die eigentliche Verdichtung.
Es ist in diesem Zusammenhang auch bereits vorgeschlagen worden, derartige Aggregate statt mit vier, mit zwei Walzen auszuführen, und so die Einwirkung von Unterdruck und mechanischem Druck auf den Walzen zu kombinieren.
Bei allen diesen Apparaturen hat man sich bemüht, die Toträume, d. h. die Räume zwischen den Walzen und dem diese umgebenden Gehäuse, möglichst klein zu halten, um den Energieaufwand für die Vakuumerzeugung weitgehend zu senken. Der Anschluss an die Vakuumleitung erfolgt bei der bekannten Ausführungsform solcher Maschinen zumeist durch die Achsen der Hohlwalzen. Trotz aller Vorsichtsmassnahmen, die der genauen Führung des Vakuums und des Materials dienen, z. B. durch Anbringung von kragenartigen Rändern an den Walzen, hat sich gezeigt, dass die Leistung der bekannten Apparaturen sowohl was den Durchsatz als auch den Verdichtungsgrad betrifft, erheblich zu wünschen übrig lässt und in keinem ausgewogenen Verhältnis zu den apparativen und energiemässigen Aufwendungen steht.
Es wurde nun gefunden, dass die Verdichtung extrem feiner Stoffe mit grosser Teilchenoberfläche wesentlich verbessert und in apparativer Hinsicht vereinfacht werden kann, wenn im Gegensatz zu den bisherigen Ausführungsformen die Einwirkung von Unterdruck und mechanischem Druck auf der gleichen Walze vorgenommen wird und die mit einem perforierten, gasdurchlässigen Mantel versehenen Filterflächen, soweit sie nicht der eigentlichen mechanischen Verdichtung dienen oder mit mechanisch verdichtetem Material belegt sind, praktisch vollständig in der zu verdichtenden Substanz rotieren.
Daraus ergibt sich für die Ausführung der Vorrichtung gemäss der Erfindung die Notwendigkeit, zwischen den nach aussen, also vom Walzenspalt abgekehrten Walzenflächen, und der benachbarten Gehäusewand so viel Raum vorzusehen, dass das zu verdichtende Material noch entgegen den mit der Walze aufwärts wandernden Materialschichten, die sich an den rotierenden Filterflächen unter Einwirkung des Unterdruckes angesetzt haben, bis zu der Stelle gelangt, an der das fertig verdichtete Material durch Abstreifer von
<Desc/Clms Page number 2>
der Walze abgenommen wird. Man bezweckt damit, dass die gesamte, der Unterdruckwirkung ausgesetzte Filterfläche ständig völlig mit Material beaufschlagt ist und so eine optimale Entlüftung und Vorverdich-
EMI2.1
Gehäuses im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen besondere Anforderungen gestellt werden müssen.
Gemäss der Erfindung sollen die Entlüftungswalzen selbst den Materialtransport zu dem Walzenspalt über- nehmen, in dem die eigentliche mechanische Verdichtung dann erfolgt.
Gemäss der Erfindung ist nun eine diesen Voraussetzungen entsprechende Vorrichtung zum Verdich- ten von pulverförmigen Stoffen, welche auf der Anwendung von Unterdruck und mechanischem Druck an gegenläufig rotierenden gasdurchlässigen Hohlwalzen beruht, dadurch gekennzeichnet, dass jener Teil der
Walzenoberfläche, der in der Umdrehungsrichtung gesehen zwischen den verdichtenden Stoff von den
Walzen abnehmenden Abstreifern und dem Walzenspalt liegt, in einem das zu verdichtende Material auf- nehmenden Gehäuse angeordnet ist.
BeimArbeiten mit der erfindungsgemässen Vorrichtung entsteht also durch die Unterdruckwirkung auf der perforierten Mantelfläche der Walzen ein mittransportierter Belag des zu verdichtenden Materials, der von aussen nach innen in zunehmendem Masse entlüftet und vorverdichtet ist, d. h. also, dass die Vorverdichtung bei den unmittelbar der Walze anhaftenden Schichten am stärksten ist.
Man kann nun nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die mechanische Verdichtung dadurch ganz erheblich fördern und erhöhen, dass die durch Unterdruckeinwirkung nur schwach verdichteten Materialschichten, die in einiger Entfernung von der Oberfläche der Walze entstanden sind, vor. der Einführung in denWalzenspalt abgeschert werden, so dass die Walzen in den Spalt nur die schon stark ver- dichteten, gut entlüfteten Schichten transportieren, die hier der mechanischen Druckeinwirkung unterworfen werden. Man erreicht dies erfindungsgemäss dadurch, dass vor dem Eintritt in den Walzenspalt zusätzliche Abstreifer, z. B. ein mit seiner Spitze in den Walzenspalt gerichteter Abstreiferwinkel, angeordnet sind und von den Walzen die schwach verdichteten äusseren Schichten vor Eintritt in den Walzenspalt abnehmen.
Günstige Ergebnisse erzielt man mit der Vorrichtung gemäss der Erfindung, wenn die nach dem Abstreifen verbleibenden Schichten auf der Walze um etwa 2/3 bis die Hälfte ihres Volumens im Walzenspalt zusammengepresst werden, woraus sich die zweckmässige Einstellung des Walzenspaltes ergibt. Zu diesem Zweck soll, wie gefunden wurde, der Abstand der zusätzlichen Abstreifer von der Oberfläche der Walzen ungefähr doppelt so gross sein wie der Walzenspalt. Beispielsweise wird für die Einstellung des erwähnten Abstreiferwinkels zu den Walzen empfohlen, dass die Schenkel dieses Winkels von der zugehörigen Walzenoberfläche etwa eine Entfernung aufweisen, die zwischen der Breite des Walzenspaltes und 75% dieser Breite liegt.
Es ist für die Vorrichtung gemäss der Erfindung nicht unbedingt erforderlich, zwei perforierte, mit d3m Vakuumerzeuger verbundene Walzen zu verwenden. Man kann auch nur eine Walze dieser Art gegen eine Druckwalze mit geschlossener Oberfläche laufen lassen.
In den Fig. 1 - 4 der Zeichnung ist eine Vorrichtung gemäss der Erfindung in zwei Ausführungen schematisch dargestellt. Die Fig. 1 und 2 geben im Querschnitt nach der Linie I-I in Fig. 2 bzw. in Draufsicht eine mit zwei Vakuumwalzen ausgestattete Verdichtungsvorrichtung wieder. Die Fig. 3 und 4 zeigen eine andere Ausführungsform der Vorrichtung im Querschnitt nach der Linie III-III in Fig. 4 bzw. im Längsschnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung hat einen Behälter 11, der in dem durch Schraffierung gekennzeichneten Teil das zu verdichtende Material aufnimmt. Die mit einem perforierten, gasdurchlässigen, filterartigen Mantel ausgestatteten Walzen 12 und 13 laufen in Richtung der Pfeile gegeneinander und bilden bei 14 den Walzenspalt, in dem die mechanische Druckerzeugung erfolgt. Die Walzen rotieren um hohle Achsen 15 und 16, in welche Vakuumleitungen 17 und 18 eingeführt sind, die zu einem gemeinsamen Vakuumanschluss 19 führen. Der Antrieb der Walzen erfolgt beim gewählten Beispiel direkt durch Motore 111 und 112. Am unteren Teil der Walzen befinden sich auf der dem Walzenspalt jeweils abgekehrten Seite Abstreifer 113 und 114, die das verdichtete und entlüftete Gut von den Walzen abnehmen.
Oberhalb des Walzenspaltes befindet sich ein in seiner Höhe einstellbarer Abstreiferwinkel 115, dessen Höhe, wie oben erwähnt, der Breite des Walzenspaltes angepasst wird.
Beim Betrieb der Vorrichtung wird, wie in der Zeichnung durch verschieden dichte Punktierung dargestellt, auf dem nicht der mechanischen Verdichtung dienenden Teil der Walze oberhalb des Abstreifers 113 allmählich eine mit der Walze transportierte Materialschicht aufgebaut, die entsprechend der Punktierung in der Nähe der Walzenoberfläche am stärksten verdichtet und entlüftet ist. Der Abstreiferwinkel 115 nimmt den noch lockeren und weniger gut entlüfteten Teil dieses Materialansatzes von der
<Desc/Clms Page number 3>
Walze ab, bevor der fest anliegende verdichtete Rest des Materials in den Walzenspalt eintritt. Das verdichtete Material, das dann durch die Abstreifer 113,114 von der Walze abgenommen wird, fällt nach unten zur Verpackung ab.
Bei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten zweiten Ausführungsform ist in einem Behälter 21 lediglich eine mit einer Vakuumleitung 22 verbundene Walze 23 mit gasdurchlässiger Oberfläche vorgesehen. Die- se Walze läuft gegen eine Druckwalze 24, die eine geschlossene Mantelfläche aufweist. Die vorverdich- tete äussere Materialschicht wird durch einen Abstreifer 28 abgeschabt. Seitlich von den Walzen befinden sich zwei Endabstreifer 25 und 26, die das im Walzenspalt 27 verdichtete Material abnehmen. Das ab- genommene Material rutscht über den Abstreifer 25 zur Verpackung. Das Gehäuse dieser Ausführungsform ist unten geschlossen.
EineVorrichtung gemäss den Fig. 1 und 2 ergibt bei der Verdichtung von pyrogen gewonnener Kiesel- säure mit einer Primärteilchengrösse zwischen 0, 005 und 0, 040 g bei einem Verdichtungsverhältnis von
1 : 8 einen Durchsatz von 500 bis 600 kg/h. Das gleiche Material wurde mit einer bekannten Apparatur verdichtet. Bei dieser erfolgte die Entlüftung und die mechanische Verdichtung durch getrennte Walzenpaare, die derart im Gehäuse angeordnet waren, dass zwischen den Rückseiten der Vakuumwalzen und der benachbarten Gehäusewand praktisch kein Zwischenraum vorhanden war. Die Verdichtung konnte trotz erheblichem Mehraufwand für die Unterdruckerzeugung nur im Verhältnis von l : 4, 5 durchgeführt werden, entsprechend einer Steigerung des Litergewichtes von 30 g/l auf 140 g/l.
Dabei betrug der Durchsatz 62, 5 kg/h, d. h. knapp 1/10 von dem, der bei Doppelverdichtung mit der Vorrichtung ge- mäss der Erfindung erzielt wurde.
Ein anderer Vergleichsversuch wurde mit einer auf nassem Wege durch Fällung erhaltenen Kieselsäure durchgeführt. Die spezifische Oberfläche dieses Produktes betrug 250 m/g. In einer Vorrichtung gemäss der Erfindung konnten 3000 kg stündlich auf ein Verhältnis von 1 : 3 verdichtet werden, während mit einer Apparatur der bekannten Ausführung lediglich ein Verhältnis von 1 : 2 bei einem stündlichen Durchsatz von 120 kg erreicht wurde.
Eine Vorrichtung gemäss den Fig. 3 und 4 leistete mit pyrogen gewonnener Kieselsäure stündlich 120 kg, wobei das Litergewicht von 30 auf 230 g, also fast auf 1 : 8 erhöht werden konnte.
Diese Beispiele zeigen, dass das Arbeiten mit der erfindungsgemässen Vorrichtung hinsichtlich der Verdichtungsleistung und des Durchsatzes bei der Erhöhung des Raumgewichtes von feinteiligen Pulvern erhebliche Fortschritte erbringt. Das dabei gewonnene Material ist auf Grund seines hohen Verdichtunggrades gut zu handhaben, lässt sich leicht einarbeiten und staubt nicht. Ausserdem wird die Einsackung durch den hohen Verdichtungsgrad wesentlich erleichtert und der Aufwand an Verpackungsmaterialien erheblich herabgesetzt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Verdichten von pulverförmigen Stoffen durch Anwendung von Unterdruck und mechanischem Druck an gegenläufig rotierenden gasdurchlässigen Hohlwalzen, dadurch gekennzeichnet, dass jener Teil der Walzenoberfläche, der in der Umdrehungsrichtung gesehen zwischen den verdichtenden Stoff von den Walzen (12,13 bzw. 23,24) abnehmenden Abstreifern (113,114 bzw. 25,26) und dem Walzenspalt (14 bzw. 27) liegt, in einem das zu verdichtende Material aufnehmenden Gehäuse (11 bzw.
21) angeordnet ist.