DE1129459B - Verfahren und Vorrichtung zur Verdichtung von pulverfoermigen Stoffen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Verdichtung von pulverförmigen Stoffen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erhöhung des Raumgewichts von pulverförmigen Stoffen unter Anwendung von Unterdruck und mechanischem Druck mit Hilfe von rotierenden, gasdurchlässigen Filterflächen.
• Für feinpulvrige Substanzen, z. B. für Ruß, Kieselsäure oder Silikate, die als Füllstoffe in der Kautschukindustrie 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 verlorengehen 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. Für diesen Zweck sind Preßschnecken bekannt, die mit einer Absaugeeinrichtung verbunden sind, sowie andere 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, 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 übrigläßt und in keinem ausgewogenen Verhältnis zu den apparativen und energiemäßigen Aufwendungen steht.
• Es wurde nun gefunden, daß das Verfahren zur Verdichtung extrem feiner Stoffe mit großer Teilchenoberfläche wesentlich verbessert und in apparativer Hinsicht vereinfacht werden kann, wenn die Einwirkung von Unterdruck und mechanischem Druck auf der gleichen Walze vorgenommen wird und im Gegensatz zu den bisherigen Ausführungsformen 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 Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden 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 bis zum Abstreifer gelangt. Man erreicht damit, daß die gesamte, der Unterdruckwirkung ausgesetzte Filterfläche ständig völlig mit Material beaufschlagt ist und so eine optimale Entlüftung und Vorverdichtung bei bester Ausnutzung des Unterdruckes gewährleistet ist, ohne daß an die Vakuumdichtigkeit des Gehäuses im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen besondere Anforderungen gestellt werden müssen. Gemäß der Erfindung übernehmen die Entlüftungswalzen selbst den Materialtransport zu dem Walzenspalt, in dem die eigentliche mechanische Verdichtung dann erfolgt.
• Erfindungsgemäß 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 des Verfahrens die mechanische Verdichtung ganz erheblich fördern und erhöhen dadurch, daß die durch Unterdruckeinwirkung nur schwach verdichteten Materialschichten, die in einiger Entfernung von der Oberfläche der Walzen entstanden sind, vor der Einführung in den Walzenspalt abgeschert werden, so daß die Walzen in den Spalt nur die schon stark verdichteten, gut entlüfteten Schichten transportieren, die hier der mechanischen Druckeinwirkung unterworfen werden. Man erreicht dies erfindungsgemäß dadurch, daß oberhalb des Walzenspaltes ein mit seiner Spitze in den Walzenspalt gerichteter Abstreiferwinkel angeordnet wird, dessen Schenkel von den Walzen die schwach verdichteten oberen Schichten vor Eintritt in den Walzenspalt abnehmen.
• Günstige Ergebnisse erzielt man mit dem Verfahren der Erfindung, wenn die nach dem Ab streifen verbleibenden Schichten auf der Walze um etwa zwei Drittel bis die Hälfte ihres Volumens im Walzenspalt zusammengepreßt werden, woraus sich die zweckmäßige Einstellung des Walzenspaltes ergibt. Für die Einstellung des Abstreiferwinkels zu den Walzen gilt, daß die Schenkel des Abstreiferwinkels von der zugehörigen Walzenoberfläche etwa eine Entfernung aufweisen, die zwischen der Breite des Walzenspaltes und 75 ovo dieser Breite liegt.
• Es ist zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung nicht unbedingt erforderlich, zwei perforierte, mit dem Vakuumerzeuger verbundene Walzen zu verwenden. Es ist auch möglich, eine Walze dieser Art gegen eine Druckwalze mit geschlossener Oberfläche laufen zu lassen.
• In den Fig. 1 und 2 sind Vorrichtungen zur Durchführung der Erfindung schematisch dargestellt. Die Fig. 1 gibt in Seitenansicht und in Aufsicht eine mit zwei Vakuumwalzen ausgestattete Verdichtungsvorrichtung wieder. In der Figur bedeutet 11 den Behälter, 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 die hohlen Achsen 15 und 16, in die die Vakuumleitungen 17 und 18 eingeführt sind, die zu einem gemeinsamen Vakuumanschluß 19 führen. Der Antrieb der Walzen erfolgt bei dem gewählten Beispiel direkt durch die Motoren 111 und 112. Am unteren Teil der Walzen befinden sich auf der dem Walzenspalt jeweils abgekehrten Seite die Abstreifer 113 und 114, die das verdichtete und entlüftete Gut von den Walzen abnehmen. Oberhalb des Walzenspaltes befindet sich der in seiner Höhe einstellbare Abstreiferwinkel 115, dessen Höhe, wie oben erwähnt, der Breite des Walzenspaltes angepaßt wird.
• Bei dem Betrieb der Vorrichtung wird, wie in der Figur durch verschieden dichte Schraffur 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 Schraffur 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 Walze ab, bevor der fest anliegende verdichtete Rest des Materials in den Walzenspalt eintritt. Das verdichtete Material, das dann durch die Abstreifer 1t3 und 114 von der Walze abgenommen wird, fällt nach unten zur Verpackung ab.
• Die Fig. 2 gibt, ebenfalls in Aufriß und Grundriß, eine andere Ausführungsform wieder, bei der in einem Behälter 21 lediglich eine mit der Vakuumleitung 22 verbundene Walze 23 mit gasdurchlässiger Oberfläche vorgesehen ist. Diese Walze läuft gegen eine Druckwalze 24, die eine geschlossene Mantelfläche aufweist.
• Die vorverdichtete äußere Materialschicht wird durch den Abstreifer 28 abgeschabt. Seitlich von den Walzen befinden sich die beiden Endabstreifer 25 und 26, die das im Walzenspalt 27 verdichtete Material abnehmen. Das abgenommene Material rutscht über den Abstreifer 25 zur Verpackung. Das Gehäuse dieser Ausführungsform ist unten geschlossen.
• Eine Apparatur, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, ergibt bei der Verdichtung von pyrogen gewonnener Kieselsäure mit einer Primärteilchengröße zwischen 0,005 und 0,040 Er bei einem Verdichtungsverhältnis von 1: 8 einen Durchsatz von 500 bis 600 kglStunde.
• Das gleiche Material wurde mit einer bekannten Apparatur vergleichbarer Abmessung 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 1: 4,5 durchgeführt werden, entsprechend einer Steigerung des Litergewichtes von 30 g/l auf 140 g/l. Der Durchsatz hierbei betrug 62,5 kg/ Stunde, d. h. knapp t/o von dem, der bei Doppelverdichtung nach Verfahren und Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erzielt wurde.
• Ein anderer Vergleichsversuch wurde mit einer auf nassem Wege durch Fällung erhaltenen Kieselsäure durchgeführt. Die spezifische Oberfläche dieses Produktes betrug 250 m2/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 Apparatur gemäß Fig. 2 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 Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hinsichtlich der Verdichtungsleistung und des Durchsatzes bei der Erhöhung des Raumgewichtes von feinteiligen Pulvem erhebliche Fortschritte erbringt. Das dabei gewonnene Material ist auf Grund seines hohen Verdichtungsgrades 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 heruntergesetzt.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜcHE: 1. Verfahren zum Verdichten von pulverförmigen Stoffen durch Anwendung von Unterdruck und mechanischem Druck an rotierenden gasdurchlässigen Flächen, dadurch gekennzeichnet, daß sich praktisch die gesamte Filterfläche, die nicht der mechanischen Verdichtung dient oder mit mechanisch verdichtetem Material bedeckt ist, in dem zu verdichtenden Material bewegt und das Material zur Verdichtungsstelle fördert.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lediglich durch Unterdruckeinwirkung nur schwach verdichtete äußere Materialschicht auf der Walze vor dem Eintritt in die Verdichtungszone abgeschabt wird.
3. 3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vor der Verdichtungszone auf den Filterflächen verbleibende Materialschicht durch entsprechende Einstellung des Walzenspaltes auf etwa 65 bis 50 °/o ihres Volumens verdichtet wird.
4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 3, bestehend aus zwei in einem Gehäuse gegeneinanderlaufende, mit gasdurchlässigen Mantelflächen versehene Hohl- walzen, die über ihre Achse mit einer Vakuumpumpe verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen im Gehäuse so angeordnet sind, daß zwischen der der Verdichtungszone abgekehrten Walzenfläche und der benachbarten Gehäusewand ein Zwischenraum verbleibt, der wesentlich größer, z. B. mindestens dreimal größer ist als der Walzenspalt.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Vakuumwalzen durch eine Druckwalze mit geschlossener Mantelfläche ersetzt ist.
6. 6. Vorrichtung nach Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des von horizontal liegenden Walzen gebildeten Spaltes ein mit seiner Spitze in den Walzenspalt gerichteter Abstreiferwinkel verstellbar angeordnet ist und der Abstand zwischen den Schenkeln des Abstreiferwinkels und der zugeordneten Walzenfläche etwa 75 bis 1000/o der Breite des Walzenspaltes beträgt.