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Vorrichtung zum Aufschließen und Durchmischen von plastischenr oder
in den plastischen Zustand versetzten keramischen Massen Unter Aufschließen und
Durchmischen von plastischen oder in den plastischen Zustand versetzten keramischen
Massen wird verstanden, die Einzelteilchen einer solchen Masse voneinander zu trennen
und sie zueinander umzulagern. Das ursprüngliche Gefüge der Masse wird zerstört
und ein neues Gefüge gebildet, ohne daß Größe und Struktur des Einzelteilchens verändert
werden. Der Vorgang besteht in einem Trennen der Masseteilchen voneinander, einem
Verschieben dieser Teilchen zueinander und einem Durcheinanderdrücken der voneinander
getrennten und zueinander verschobenen Teilchen. Die so erhaltene Masse ist homogen
und kann unmittelbar zu irgendeiner Verarbeitung, z. B. Verformung, dienen. Infolge
des Aufschließens der Masse können auch einzelne ihrer Bestandteile leicht entfernt
werden, z. B. durch nachfolgendes Ausschlämmen. Die Weiterverarbeitung der Masse
gehört jedoch nicht zur Erfindung. Ein Beispiel für solche in der erläuterten Weise
zur Verarbeitung kommenden Massen ist Ton, grubenfeucht oder angefeuchtet.
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Bei den bekannten, ein Kneten des Tones bewirkenden Doppeiwellenmischern
oder den ein Hindurchquetschen des Tones durch enge Löcher bewirkenden Kollergängen
und Siebrundbeschickern weicht die Masse beim Kneten dem Druck der Mischorgane aus,
so daß nur ein wiederholtes Ineinanderdrücken größerer Masseanteile stattfindet.
Beim Hindurchquetschen durch Löcher wird die Masse nur grob zerkleinert.
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Wenig befriedigte ein Aufschließen und Durchmischen der obengenannten
Art auch mit einer bekannten, als Tonwalzwerk bezeichneten Vorrichtung, die im wesentlichen
aus einem senkrecht stehenden zylindrischen Gehäuse als Haltefläche für das Gut
mit einer in diesem eingebauten, zur Gutaustrittsöffnung hin sich verbreiternden
rotierenden kegelförmigen Walze besteht, und damit einen zum Guteintrittsende sich
erweiternden Gutdurchtrittskanal bildet. Der Kegel durchdringt dabei das untere,
über den ganzen Querschnitt offene Ende des zylindrischen Gehäuses unter Belassung
einer spaltförmigen, durch Heben und Senken des Kegels in der Spaltbreite veränderbaren
Gutaustragöffnung. Mit dem Kegel an dessen oberem Ende fest verbunden ist eine Transportschnecke,
die zur Förderung der Masse durch die Vorrichtung bzw. durch die zwischen Gehäusewand
und Kegelfläche vorgesehene spaltförmige Gutaustragöffnung dient. Weiterhin befinden
sich an zwei sich gegenüberliegenden Gehäuseseiten in der Gehäusewand große, von
außen her verschließbare Stutzen.
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Bei dieser in erster Linie zum Entfernen von groben Masseanteilen,
insbesondere von Steinen, dienenden Vorrichtung sollen die in der Masse enthaltenen,
die
spaltförmige Gutaustragöffnung nicht mehr durchdringenden groben Anteile mit Hilfe
der kegelförmigen Walze zurück- und in die seitlichen Stutzen hineingedrängt werden,
ohne mit diesem Ab drängen ein Vermahlen der plastischen Massen zu bewirken.
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Hier wird mit einer kegelförmigen Transportvorrichtung ein Gutrückstau
angestrebt, der ein Ausweichen der groben Masseanteile in die seitlichen Gehäuseöffnungen
bewirken soll. Kegel und Schnecke in fester Verbindung miteinander und damit eine
Bewegungseinheit bildend, sind nur ein Gutfördermittel.
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Demgegenüber wird das angestrebte Aufschließen und Durchmischen von
plastischen oder in den pla stischen Zustand versetzten keramischen Massen, insbesondere
von Rohstoffen für feuerfeste Erzeugnisse, mit einer Vorrichtung erreicht, die eine
im Abstand von einer das Gut umschließenden Haltefläche rotierende, zusammen mit
der Haltefläche einen zum Guteintritts ende hin sich erweiternden Gutdurchtrittskanal
bildende Kegelfläche und eine diesem Kanal das Gut zuführende Transportschnecke
besitzt, wenn erfindungsgeinäß der Gutdurchtrittskanal sich vom Eintrittsende her
bei sich stetig vergr,ößerndem mittlerem Durchmesser stetig zu einem über eine größere
Länge vor dem Kanalende sich erstreckenden, gleichbleibenden Spalt von annähernd
der Größe der Masseteilchen verjüngt und die Transportschnecke unabhängig von der
rotierenden Kegelfläche angetrieben ist.
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Mit Hilfe der Transportschnecke wird die aufgegebene Masse in den
am Guteintrittsende der Größe eines Masseteilchens gegenüber stark erweiterten Gutdurchtrittskanal
hinein und dabei fest gegen die
Wände des Gutdurchtrittskanals bzw.
die Wirkflächen der Vorrichtung gedrückt. Von der so zwischen den \Virkflächen eingespannten
Masse werden durch die Rotation der Kegelfläche fortlaufend Einzelteilchen abgetrennt,
diese voneinander getrennt, zueinander verschoben und durcheinander gedrückt. Dabei
überziehen sich die einzelnen Masseteilchen mit einer dünneu Flüssigkeitshaut, z.
B. Wasserhaut, zu deren Bildung die geringe, in der Masse vorhandene Feuchtigkeit
ausreicht, beispielsweise bei grubenfeudffem Ton.
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Die stetige Verjüngung des Gutdurchtrittskanals hei gleichzeitiger
Vergrößerung der Wirkflächen bedingt ein allmähliches Erfassen der Masse zwecks
Trennung der Masseteilchen bis oder nahezu bis zur Größe ihrer Einzel teilchen und
durch den wesentlich verlängerten Weg der Wirkflächen zum Gutaustrittsende zu und
gleichzeitig auch für die abgetrennten Masseteilchen ein vielfach wiederholtes und
damit zur Erreichung des neuen Gefüges ausreichendes Verschieben und Durcheinanderdrücken
dieser Teilchen.
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Jede Schichtenbildung von mehr oder weniger aufgeschlossenen Masseteilchen
wird dadurch vermieden.
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Die am Austrittsende des Gutdurchtrittskanals anfallende Masse ist
völlig homogen. Sie besitzt, da praktisch alle feinsten Teilchen von einer dünnen
\\rasserhaut überzogen sind, eine Plastizität, wie sie sonst nur durch Zusatz von
größeren Wassermengen und/oder von Elektrolyten zu erreichen ist und kann ohne weitere
Behandlung direkt plastisch verformt werden. Es wird praktisch eine vollkommen neue
Masse erhalten, die von den Rohstoffen, aus denen sie hergestellt wurde, völlig
verschieden ist.
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Durch den nur geringen Wassergehalt der fertigen Niasse -- sie enthält
nur eine geringe Menge an Feuchtigkeit, z. B. nur die Grubenfeuchtigkeit der Ausgangsrohstoffe
- besitzt die Masse eine bedeutend geringere Trocken- und Brenuschwindung als die
bekannen und gebräuchlichen plastischen Massen. Sie ist deshalb unmittelbar als
Stampfmasse oder Mörtel zu verwenden. Aus der Masse hergestellte Formkörper, z.
B. Steine, können sofort getrocknet und anschließend gebrannt werden. Auch für aus
dieser Masse erbrannte und zerkleinerte Schamotte kann die so hergestellte plastische
Masse wiederum als Bindemittel dienen.
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Da die verschiedenen Rohstoffe praktisch restlos aufgeschlossen und
so innig miteinander vermischt sind, daß eine neue, in sich homogene Masse erhalten
wird, laufen die Reaktionen in festem Zustand vor und während des Brennens, wie
auch die Reaktionen in der beim Brennen sich bildenden flüssigen Phase viel schneller
ab, als es bei den mit den herkömmlichen Vorrichtungen aufbereiteten keramischen
Massen der Fall ist. Das Gleichgewicht zwischen den beim Brennen auftretenden Phasen
sowie zwischen den aus den Rohstoffen sich neu bildenden Verbindungen stellt sich
viel schneller ein und wird praktisch vollkommen erreicht.
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Mit der Vorrichtung können ebenso auch von Natur plastische undioder
in den plastischen Zustand übergeführte Rohstoffe, z. B. Ton, plastischer Bauxit,
in den plastischen Zustand übergeführte Kieselgur mit nur geringem Feuchtigkeitsgehalt,
z. B. grubenfeucht, unter Zusatz größerer Mengen, bei hochplastischen Tonen z. B.
bis zu 7Ot/o, Magerungsmittel, wie beispielsweise unplastischer Kaolinit, Korundstaub,
Sillimanit, Schamotte, Siliziumcarbid, Magnesit usw., zu einer plastischen verformbaren,
homogenen Masse xerarbeitet werden, in der die Magerungsmittel vollkommen gleichmäßig
verteilt sind.
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Durch das mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreichte Aufschließen
der Rohstoffe in ihre feinsten Teilchen und den daraus sich ergebenen höchstmöglitzen
Grad an Plastizität kann den nur geringe Mengen Feuchtigkeit enthaltenden Rohstoffen
weniger weit aufgeschlossenen Rohstoffen gegenüber eine grö tiere Menge Magerungsmittel
zugemischt werden, wobei die so erhaltene Masse trotzdem noch plastisch verformbar
bleibt. Dabei werden die Magerungsmittel mit einem dünnen Häutchen an plastischem
Gut überzogen.
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Als am besten geeignete Korngrößen der zuzumischenden Magerungsmittel
sind solche zwischen 0 und 0,5 mm Durchmesser.
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Zweckmäßig werden die Magerungsmittel in Form scharfkantiger Körner
zugesetzt, die als solche das Aufschließen der plastischen oder in den plastischen
Zustand übergeführten Rohstoffe fördern und die zum Aufschließen benötigte Zeit
somit verkürzen.
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Zur Herstellung von Leichtsteinen können als Magerungsmittel auch
ganz oder teilweise Ausbrennstoffe, wie Kohle, Koks, Torf, Kork, Sägemehl usw.,
den aufzuschließenden Rohstoffen zugemischt werden.
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Den Rohstoffen können vor dem Aufschließen und Durchmischen auch die
Plastizität noch fördernde, gegebenenfalls den Zustand der Thixotropie bewirkende
Flüssigkeiten, wie Benzol, Xylol usw., zugegeben werden.
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Das Aufschließen und Durchmischen der Rohstoffe geschieht hei der
erfindungsgemäßen Vorrichtung unter gleichzeitiger Einwirkung von Druck- und Scherkräften,
wobei die Scherkraftkomponente gleich oder größer als die Druckkomponente sein soll.
Ermöglicht wird dies durch den vom Antrieb der Kegelfläche gesonderten Antrieb der
Druckschnecke, wobei nunmehr der auf das Gut auszuübeude Druck zur Umlaufgeschwindigkeit
der Kegelfläche in der angestrebten zweckentsprechenden Weise abgestimmt werden
kann.
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Es ist zwar schon eine aus einem kegelförmigen Aggregat bestehende
Vorrichtung zum Zerreiben von in einer wässerigen, mittels einer Pumpe den Wirkflächen
zugeführten Suspension von Ton oder Kaolin enthaltenen kluinpenförmigen Zusammenballungen
bekannt, bei der die Wirkflächen mit Ausnahme eines kurzen, unstetig erweiterten
Einzugsspaltes über die ganze Länge des Kegels parallel zueinander liegen und der
Spalt der angestrebten Trennung der Gutanteile entsprechend durch Längsverschiebung
des Kegels angepaßt werden kann. Abgesehen von der diesem, und nur für Suspensionen
geeigneten Aggregat gegenüber andersartigen Spaltführuug soll mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit Hilfe der von der rotierenden Kegelfläche unabhängig angetriebenen
Druckschnecke eine zwischen den Wirkflächen der Vorrichtung einspannbare bzw. eingespannte
plastische Rohstoffmasse zu einer plastisch verformbaren Masse homogenisiert werden.
Eine wässerige Suspension kann dem mit der Vorrichtung nach der Erwindung vorgesehenen
Umlagern der Rohstoffteilchen aber niemals den erforderlichen Widerstand bieten.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbei spiel der erfiudungsgemäßen
Vorrichtung.
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In geringem Abstand von der das Gut umschlie13enden Haltefläche 2
rotiert mit Hilfe der Welleta eine ebene Kegelfläche 1. Die beiden sich gegenüberliegenden
Flächen 1 und 2 sind annähernd gleich geneigt, wobei der von diesen beiden Flächen
gebildete Gutdurchtrittskanal 3 einerseits sich zum Guteintrittsende hin erweitert,
andererseits zum Gutaustrittsende zu
sich stetig zu einem über eine
größere Länge vor diesem Kanalende sich erstreckenden gleichbleibenden Spalt 6 von
annähernd der Größe der Masseteilchen verjüngt. Nahe vor dem Eintrittsende des Gutdurchtrittskanals
3 ist die mit eigener, von der Bewegung der Antriebswelle 1 a der Kegelfläche unabhängiger
Antriebswelle 5 a versehene Druckschnecke 5 angeordnet.
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Aus dem Fülltrichter 4 wird das aufzuschließende und durchzumischende,
gegebenenfalls vorzerkleinerte keramische Gut, beispielsweise grubenfeuchter Ton,
mittels der Schnecke 5 in den Gutdurchtrittskanal 3 gedrückt. Der vom Antrieb der
Kegelfläche 1 unabhängige Antrieb der Schnecke 5 ermöglicht es, den auf das Gut
auszuübenden Druck zur Umlaufgeschwindigkeit der Kegelfläche so abzustimmen, daß
die Scherkraftkomponente der rotierenden Kegelfläche 1 gleich oder größer als die
Druckkomponente des Gutes ist. Dadurch wird das Abtrennen der Gut-Einzelteilchen
und ihre Umlagerung ermöglicht.
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Die in der angestrebten Weise aufgeschlossene und vermischte Masse
tritt aus dem Spalt 6 aus, rutscht bis zur Unterkante 7 der freien Kegelfläche und
wird hier durch die Fliehkraft an die Wand 8 des Vorratsbehälters 9 geschleudert,
von wo sie auf den Boden dieses Behälters rutscht. Der Behälter 9 kann gleichzeitig
als Beschicker für eine nachgeschaltete Vorrichtung zur plastischen Verformung der
Masse ausgebildet sein.
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Alle Teile der Vorrichtung, auf die Druck oder Reibung einwirken,
werden zweckmäßig aus nichtmetallischem, keramischem Werkstoff gefertigt, insbesondere
einem Werkstoff, der in seiner Zus ammensetzung dem aus den aufzuschließenden und
zu ver-
mischenden Stoffen herzustellenden feuerfesten Material gleich oder ähnlich
ist. So werden Verunreinigungen der Rohstoffe durch von der Vorrichtung abgeriebene
Fremdstoffe vermieden.