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Vorrichtung zum raschen Auflösen pulveriger oder granulierter Stoffe
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum raschen Auflösen pulveriger oder granulierter, zum Zu- sammenbacken neigender Stoffe - insbesondere von polymeren Phosphaten-in einem Behälter mit einer flüssigkeitsdurchlässigen Zwischenwand in ruhenden oder langsam strömenden Lösungsmitteln.
Beim Ansetzen von wässerigen Lösungen ergeben sich immer dann Schwierigkeiten, wenn die zu lö- sende Substanz - z. B. infolge ihrer Hygroskopizität - durch Wasseraufnahme zum Zusammenbacken, also zur Klumpenbildung, neigt und dadurch die schnelle Herstellung einer Lösung in Frage gestellt ist ; durch mechanische Rührwerke kann jedoch ein solches Zusammenbacken nicht immer verhindert werden, die ausserdem in solchen Lösegeräten oft auch gar nicht untergebracht werden können.
In der deutschen Patentschrift Nr. 538644 ist ein Löseturm zum Lösen von Knochenleim beschrieben, welcher durch Aufnahme von Wasser leicht zu einem grossen Klumpen zusammenbackt und danach nur schwer in Lösung geht. in diesem Turm sind mehrere gelochte Platten oder Roste eingesetzt, auf deren unterster noch Füllkörper angeordnet sind ; durch die Platten soll offenbar vermieden werden, dass bei
Aufnehmen von Wasser die zwischen den Platten angeordneten Leimstücke nicht zu einem ganz grossen
Block zusammenbacken, sondern sich nur kleine Klumpen bilden, an denen das Wasser von oben nach unten herunterrieseln kann ; ausserdem enthält dieser Turm noch Dampfzuleitungen zur Erwärmung des Leimes ; durch die auf der unteren Platte liegenden Füllkörper werden von oben herunterfallende kleinere Klumpen aufgehalten und zur vollständigen Lösung gebracht.
Unter der untersten Platte mit den Füllkörpern sammelt sich dann die bereitete Lösung an, die Füllkörper befinden sich ebenso wie die Platten in einem mit Luft oder Dampf gefüllten Raum, wobei das Lösewasser offenbar von oben herabrieselt ; der Lösevorgang spielt sich also an der äusseren Fläche der Leimstücke ab, wobei die Erwärmung durch Schmelzen der Leimstücke den Lösevorgang unterstützt.
Würde man nun in eine derartige Vorrichtung mit glatten Füllkörpern polymeres Phosphat in Pulverform einfüllen, so würden die Füllkörper nur unwesentlich die äussere Fläche des sich bildenden Klumpens auflockern und es würden auch keine Dränagekanäle entstehen - ganz abgesehen davon, dass an Stelle eines Löseturmes, durch den das Lösungsmittel hindurchrieselt, ein Lösebehälter mit vom Lösungsmittel ständig bedeckten Platten oder Rosten verwendet werden müsste.
In der deutschen Patentschrift Nr. 65099 ist ferner ein Apparat fester-also gewöhnlicher, leicht lös- licher - Körper beschrieben, bei welchem die zu lösende Substanz auf ein von einem Siebboden getragenes Filtertuch gelegt wird und dann das Ganze in das Lösungsmittel getaucht wird ; die Verwendung eines Filtertuches mit so kleinen Poren, dass die abzufiltrierenden Verunreinigungen nicht hindurchgehen, kann jedoch die Auflösung von zur Klumpenbildung neigenden Substanzen keinesfalls beschleunigen, weil die Poren zu klein und die Struktur des Filtergewebes niemals so locker ist, dass irgendwelche Dränagekanäle entstehen können ; würde also in diesen Apparat z.
B. polymeres Phosphatpulver eingebracht, so würde durch Absinken der konzentrierten Lösung in den Vorratsbehälter und durch Heranbringen frischen Lösungsmittels an die Oberfläche des sich bildenden Klumpens nur eine ganz geringfügige Beschleunigung des Auflösevorganges erreicht werden, der jedoch nur unwesentlich schneller ablaufen würde als bei direktem Einschütten der zu lösenden Substanz in den Behälter.
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Nach der Erfindung werden nun bei Vorrichtungen der eingangs beschriebenen Art zum raschen Auf- lösen pulveriger oder granulierter Stoffe - insbesondere von polymerenphosphaten-die erwähnten Nach- teile dadurch behoben, dass die im Behälter eingesetzte Zwischenwand mit einer Platte aus faserigem, porösem oder schwammartigem Material - vorzugsweise mit Kunststoff - belegt ist bzw. aus solchem
Material besteht, durch welches das Lösungsmittel in die zu lösende Substanz eindringt und die dort ent- stehende Lösung auch wieder zurückgelangen kann.
Der die zu lösende Substanz enthaltende Teil des Behälters ist zweckmässig zusätzlich an der Wand oder nahe derselben mit Platten, Streifen oder dergleichen Formstücken aus dem betreffenden flüssigkeitsdurchlässigen Material ausgekleidet. An der Behälterwand kann z. B. ein Streifen aus flüssigkeitsdurchlässigem Material in Schraubenwindungen angebracht sein.
Im Lösungsbehälter können auch zusätzliche Platten aus flüssigkeitsdurchlässigem Material eingesetzt sein.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Lösungsbehälters sind in demselben zusätzlich kleine Stücke aus dem betreffenden porösen Material lose eingesetzt.
Bei dieser erfindungsgemäss aufgebauten Vorrichtung wird also zum Auflösen pulveriger oder granulierter Stoffe - z. B. von polymeren Phosphaten - ein grundsätzlich anderer Vorgang ausgenutzt als bei den oben beschriebenen bekannten Einrichtungen. Durch Verwendung einer Platte aus faserigem, porösem oder schwammigem Material, auf welches die pulverförmige, zu lösende Substanz aufgeschüttet wird, ergibt sich bereits bei unbewegtem Lösungsmittel (Wasser) ein intensiver Lösungsvorgang, der da- durch erklärlich sein dürfte, dass der pulverige Stoff in die Poren des durchlässigen Hilfsmaterials eindringt und dabei die Aussenfläche des sich aus der zu lösenden Substanz bildenden Klumpens stark aufgegliedert wird,
so dass das von unten durch das Material vordringende Lösungsmittel durch die entstandenen Dränage-Kanäle tief in die Aussenschicht des Klumpens eingeführt wird. Hier findet dann die Auflösung der Substanz statt, wonach die sich bildende schwerere Lösung wieder nach unten absinkt und für das nachfolgende Lösungsmittel Platz macht. Auf diese Weise entsteht eine fortwährende schlierenartige Bewegung der gelösten Substanz nach unten und des Lösungsmittels nach oben bis zur Beendigung des Auf- lösungsvorganges ; durch das ständige Nachsinken des Klumpens nach unten befindet sich dieser bis zum Ende des Vorganges stets in Berührung mit dem durchlässigen porösen Körper, so dass diese Dränagewirkung bis zuletzt aufrechterhalten wird.
In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Vorrichtung zum Lösen pulverförmiger Stoffe dargestellt. Es zeigen Fig. 1 und 2 einen Lösebehälter mit mehreren Platten von Schwammstruktur im vertikalen Mittelschnitt bzw. im Querschnitt ; Fig. 3 eine Variante der Vorrichtung mit in Bruchstücken eingesetztem Schwammkörper ; Fig. 4 einen vergrösserten Querschnitt durch den Schwammkörper ; und schliesslich Fig. 5 eine Anordnung mit schraubenförmig eingesetztem Schwamm- körper.
Das erfindungsgemässe Lösungs-Verfahren kann nun so erfolgen, dass die Schwammkörper derart in die Masse der pulverförmigen Substanz eingebracht werden, dass sie darin sozusagen ein System von Drä-
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zerstückelter Form mit der zu lösenden pulverförmigen Substanz vermischt und dann das Lösungsmittel dem Gemisch zugeführt wird-s. Fig. 3 (Längsschnitt durch einen Lösebehälter).
Die Löse-Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens kann auch so eingerichtet sein, dass sie eine Lösekammer aufweist, deren Boden und Wände von innen mit Platten von Schwammstruktur ausgekleidet sind, der Innenraum des Behälters weitere Löseflächen in Form von Schwammplatten oder Bruchstücken aus schwammförmigem Material enthält und die derSubstanz zugekehrtenSeiten der Platten in Schwammstruktur zur Vergrösserung der Fläche eine unglatte Form haben-z. B. mit Rippen oder Höckern versehen sind-s. Fig. 4 (Querschnitt durch ein Schwammstück).
Die Wirkungsweise der Schwammkörper 4,5 und 9 bzw. 4 und 10 ist etwa folgende : innerhalb dieser Schwammkörper 4, 5, 9 und 10 fangt an den Berührungsstellen mit der zu lösenden Substanz l-z. B.
Natriumpolyphosphat - der Löseprozess zuerst an ; es entsteht eine Lösung, die ja spezifisch schwerer ist als das Lösungsmittel und diese spezifisch schwerere Lösung dringt durch die Schwammkörper und die Siebplatte 3 abwärts in den Raum 2, aus welchem das leichte Lösungsmittel - z. B. Wasser - so lange aufwärts steigt, bis sich ein Gleichgewicht eingestellt hat. Der Lösungsprozess kann durch die Umwälzpumpe 8 beschleunigt werden, wodurch die Lösung aus dem Raum 2 durch das Rohr 7 in den oberen Teil 6 des Behälters gepumpt wird ; die Pumpe kann in beiden Richtungen arbeiten, also unten absaugen und oben einführen oder umgekehrt.
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Die Ausführungsform nach Fig. 3 verlangt Entnahme oben und Einführung unten, damit sich im Lösebehälter eine Strömung von unten nach oben ergibt, welche das Chemikal auflockert ; auf diese Weise ist die Masse des zu lösenden Phosphats aufgeteilt und liegt nicht als Block vor. Die Flächen der Substanz sind wesentlich grösser und dadurch geht der Lösungsprozess rascher vor sich ; überraschenderweise ist aber die Lösegeschwindigkeit bei Verwendung von schwammförmigen Körpern nicht nur proportional der umfangreicheren Fläche vergrössert, sondern noch darüber hinaus. Diese zusätzliche Erhöhung der Lösegeschwindigkeit ist bisher noch nicht endgültig erklärbar-sie dürfte aber auf die grosse Porenfläche zurückzuführen sein.
Als Material für diese Schwammkörper eignen sich besonders Polyäthylen, Harnstoffharz, Gummi, Polyurethan, Polyäther, Polyvinylchlorid usw.
Viele Stoffe, z. B. auch die polymeren Phosphate, die sich in einem Lösebehälter befinden, dehnen sich bei Aufnahme von Flüssigkeiten-z. B. Wasser-unter Bildung einer festen Masse aus, wodurch die Gefahr einer Sprengung der Behälterwände entsteht-dies insbesondere bei Glasbehältern ; auch dieser Nachteil wird durch den Einsatz der Schwammkörper in dem Lösebehälter behoben. Es hat sich gezeigt, dass es zur Vermeidung dieses Nachteiles ausreicht, ein von oben nach unten durchgehendes Stück Schwammkörper innen an der Peripherie der zylindrischen Glaswand anzuordnen.
Bei dem in Fig. 5 dargestellten zylindrischen Lösebehälter 11 ist die Innenwand im Bereich der zu lösenden Masse 1 mit einem streifenförmigen Schwammkörper 5 in Schraubenwindungen belegt. Bei dieser einfachsten Ausführungsform der Erfindung sind beide Vorteile voll gewährleistet, die kontinuierliche Auflösung der zusammengebackenen Substanz geht an den Grenzen zwischen der Substanz und dem mit Flüssigkeit benetzten Schwammkörper für Dosierzwecke ausreichend schnell vonstatten und gleichzeitig ist durch das Zusammenbacken der Masse eine Sicherheit gegen Zerspringen des Glasgefässes gegeben.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum raschen Auflösen pulveriger oder granulierter, zum Zusammenbacken neigender Stoffe - insbesondere von polymeren Phosphaten - in einem Behälter mit einer flüssigkeitsdurchlässigen Zwischenwand in ruhenden oder langsam strömenden Lösungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, dass die im Behälter (11) eingesetzte Zwischenwand (3) mit einer Platte (4) aus faserigem, porösem oder schwammartigem Material - vorzugsweise mit Kunststoff - belegt ist bzw. aus solchem Material besteht, durch welches das Lösungsmittel (2) in die zu lösende Substanz (1) eindringt und die dort entstehende Lösung auch wieder zurückgelangen kann.