DE1773147C3

DE1773147C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Trennen der unlöslichen Bestandteile einer Bitumenprobe zur Bestimmung des Gehaltes und der granulometrischen Zusammensetzung

Info

Publication number: DE1773147C3
Application number: DE1773147A
Authority: DE
Inventors: Petrus Gerlachus Desiderius Venlo-Blerick Bors (Niederlande)
Original assignee: Boral Industrie en Handelsonderneming
Current assignee: Boral Industrie en Handelsonderneming
Priority date: 1967-04-07
Filing date: 1968-04-06
Publication date: 1974-06-27
Also published as: GB1201833A; NL6804716A; DE1773147B2; DE1773147A1; US3524353A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen der unlöslichen Bestandteile einer Bilumenprobe in die Split- und Sand-Fraktion einerseits und die Füllstoff-Fraktion andererseits zum Zweck der Bestimmung des Gehaltes und der granulometrischen Zusammensetzung, bei dem die Probe in einer ersten Verfahrensstufe mit einem Lösungsmittel versetzt und durch Sieben die Split- und Sand-Fraktion von dem Lösungsmittel mit der darm enthaltenen Füllstoff-Fraktion und mit den löslichen Bestandteilen getrennt wird, und in einer zweiten Verfahrensstufe die Füllstoff-Fraktion durch Zentrifugieren aus dem Lösungsmittel gewonnen wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Im Straßenbau müssen Beschaffenheit und Zusammensetzung des verwendeten Bitumens fortwährend überwacht werden. Zu diesem Zweck werden bei einem bekannten Verfahren der vorstehend erläuterten Art (USA.-Patenlschrift 3 203 253) in regelmäßigen Zeitintervallen Bitumenproben entnommen, in eine Rüttelsiebeinrichtung gegeben und mit Lösungsmittel versetzt. Durch das Lösungsmittel werden die löslichen Bitumenbestandteile gelöst und die SpHt- und Sand-Fraktion freigesetzt, während die feineren unlöslichen Bestandteile, z. B. die Flugasche, in Suspension verbleiben. Zur Bestimmung der Zusammensetzung des Bitumens ist es nun erforderlich, die Anteile der einzelnen Fraktionen der unlöslichen Bestandteile zu bestimmen. Hierzu wird bei fortwährendem Rütteln eine Aussiebung der groben unlöslichen Split- und Sand-Fraktion in mehreren hintereinandei angeordneten Sieben unterschiedlicher Maschenweite

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vorgenommen, während die feine Füllstoff-Fraktion löslichen Bestandteile rasch in Lösung gehen ur.d die zusammen mit dem Lösungsmittel und den darin ge- Füllstoff-Fraktion suspendiert wird. Durch das Umlösten Bestandteilen einem Zentrifugalseparator zu- laufen der zum Schleudern verwendeten Siebtrommel geführt wird, in welchem auch diese feine Füllstoff- mit der verhältnismäßig niedrigen Drehzahl werden Fraktion vom Lösungsmittel getrennt wird. Anschlie- ö die festen Bestandteile durcheinandergewirbelt, so ßend wird die zurückgebliebene Split- und Sand- daß sich bereits hier eine saubere Trennung zwischen Fraktion in den Sieben durch Hindurchleiten heißer der Split- und Sand-Fraktion und der suspendierten Luft getrocknet und ist dann zum Wögen bereit. Füllstoff-Fraktion erzielen läilt, da sich an der Sieb-

Zwar wird mit dem bekannten Verfahren gegen- trommelwandung keine fest zusammenhängende über den früher verwendeten bereits eine erhebliche io Festkörperschicht bildet. In dieser Verfahrensstufe Zeiteinsparung erzielt. Jedoch ist die Gesamtdauer wird das die löslichen Bestandteile sowie die Fülldieses Verfahrens bis zum Vorliegen eines meßbaren stoff-Fraktion enthaltende Lösungsmittel abgezogen Ergebnisses im Hinblick auf die bestehenden Erfor- und letztere dadurch von der Split- und Sand-Frakdernisse immer noch zu lang. Hierbei ist zu berück- tion getrennt. In dem dann erfolgenden Schleudersichtigen, daß die angestrebte Aufteilung in die ein- 15 Vorgang mit relativ hoher Drehzahl wird die SpHtzelnen Festkörperfraktionen während des Misch- und und Sand-Fraktion vom Lösungsmittel befreit, so Lösungsvorganges nur unvollkommen erreicht wird, daß eine nachfolgende Trocknung entweder ganz weil sich die Festkörperfraktion im nassen Zustand entbehrlich ist oder nur sehr kurze Zeit benötigt. Die nur schwer voneinander trennen lassen und stets die im Lösungsmittel enthaltene Füllstoff-Fraktion wird, Gefahr besteht, daß in der durch grobe Festkörper ao wie schon in dem eingangs erläuterten bekannten gebildeten Schicht auf dem oberen Sieb eine be- Verfahren, durch Zentrifugieren gewonnen,
stimmte Menge der feineren Festkörperfraktionen Infolge des zweistufigen Schleudervorganges mit zurückgehalten werden. Der eigentliche Trennvor- einer relativ niedrigen und einer relativ hohen Drehgang durch Sieben muß daher nach dem Trocknen zahl wird eine saubere Trennung der Festkörperfrakder Filterkuchen erfolgen, wobei in Kauf genommen as tionen gewährleistet und gleichzeitig eine weitgewerden muß, daß in den Filterkuchen festgehaltene hende Trennung erzielt. Der Zeitbedarf des vorgeunlösliche Feinstbestandteile, die eigentlich im Zen- schlagenen Verfahrens ist daher insgesamt geringer trifugalseparator anfallen müssen, verlorengehen. als der der bekannten Verfahren; darüber hinaus

In einem weiteren Verfahren, das nicht zum Stand wird eine zuverlässigere Trennung der Festkörper-

der Technik zählt, wird die mit Lösungsmittel ver- 30 fraktionen erreicht.

setzte Bitumenprobe in einer Siebtrommel mit verti- Die Vorrichtung zur Durchführung des erfin-

kaler Drehachse geschleudert und entmischt. Die dungsgemäßen Verfahrens geht aus von der eingangs

Siebtrommel erweitert sich nach oben hin und ist mit erläuterten Vorrichtung mit einer Siebeinrichtung

einem Deckel abgeschlossen, in dem Filterelemente zum Trennen der Split- und Sand-Fraktion von dem

vorgesehen sind. Durch das Schleudern wird das Bi- 35 Lösungsmittel mit der darin enthaltenen Füllstoff-

tumen entmischt, und die lösliche Bitumenfraktion Fraktion und mit den löslichen Bestandteilen, die

steigt zusammen mit dem Lösungsmittel nach oben mehrere, in ihrer Durchlässigkeit auf die zu trennen-

und dringt durch die Filterelemente hindurch, wa'h- den Korngrößenklassen der Split- und Sand-Fraktion

rend die Split- und Sand-Fraktion sowie die Füll- abgestimmte, hintereinander angeordnete Siebe ent-

stoff-Fraktion von den Filterelementen zurückgehal- 4° hält, und mit einem Zentrifugalseparator, der über

ten werden. Nach dem Verdampfen des Lösungsmit- eine Abführleitung für das Lösungsmittel aus der

teis werden dann die zurückgehaltenen Festkörperbe- Siebeinrichtung mit der Siebeinrichtung verbunden

standteile durch Sieben in granulometrische Fraktio- ist. Erfindungsgemäß ist diese Vorrichtung nunmehr

nen zerlegt, die danach gewogen werden. Auch hier dadurch gekennzeichnet, daß die Siebeinrichtung als

besteht jedoch die Schwierigkeit, die feine Füll^off- 45 Siebe gemeinsam und mit mindestens zwei verschie-

Fraktion, nämlich die Flugasche, auf Grund ihrer denen Drehzahlen antreibbarc Siebtrommeln mit hori-

sehr kleinen Abmessungen aus den anderen Bestand- zontaler Drehachse enthält.

teilen herauszusieben. Dies resultiert in einer verhält- Die horizontale Anordnung der Drehachse der

nismäßig langen Zeitdauer des Siebvorganges. Siebtrommeln begünstigt einerseits die Durchmi-

Der Erfindung liegt, ausgehend von dem eingangs 50 schung der Bitumenprobe mit dem Lösungsmittel geschilderten Verfahren und der dazu verwendeten und andererseits das Trennen der Festkörperfrak-Vorrichtung, die Aufgabe zugrunde, die Bestimmung tionen sehr, da bei niedriger Drehzahl sich keine des Gehalts und der granulometrischen Zusammen- durchgehende Festkörperschicht an den Trommelsetzung von Bitumenproben rascher und genauer wandungen ausbildet, die das Hindurchtreten feiner durchzuführen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe 55 Festkörperbestandteile nach außen verhindern dadurch gelöst, daß in der ersten Verfahrensstufe die könnte.

mit Lösungsmittel versetzte Probe in Verbindung mit Vorteilhafterweise sind zwei Siebtrommeln mit undem Sieben in zwei aufeinanderfolgenden Phasen mit terschiedlichem Durchmesser koaxial ineinander aneiner niedrigeren und einer höheren Schleuderdreh- geordnet, wobei die außcnlicgende Siebtrommel mitzahl geschleudert wird, wobei die Drehzahlen so ge- 60 ids eines Deckels verschließbar ist und Siebe nur im wählt werden, daß das die löslichen Bestandteile und Deckel in der Nähe von dessen Umfang angeordnei die Füllstoff-Fraktion enthaltende Lösungsmittel in sind. Hierdurch wird der feinere Anteil der Splitder ersten Phase abgezogen wird und in der zweiten und Sand-Fraktion in der äußeren Trommel aufge-Phase die Split- und Sand-Fraktion von Lösungsmit- halten, ohne daß das Abziehen des die löslichen Betel befreit wird. 65 standteile und die Füllstoff-Fraktion enthaltender

Während des Schleuderns mit verhältnismäßig nied- Lösungsmittels beeinträchtigt wird,

riger Drehzahl erfolgt eine gute Durchmischung der Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen ergebei

Bitumenprobe mit dem Lösungsmittel, so daß die sich aus den weiteren Unteransprüchen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorlie- sungsmittel wird mit einer Pump« 40 aus dem Vor-

eenden Erfindung wird nachfolgend an Hand der ratsbehälter 10 gepumpt und gehii über eine Leitung

Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen 41, die durch die Achse des Scharniers 19 und den

• _t ^b Arm 18 und ferner durch die Bohrung 33 in die

Fie 1 eine schaubildliche Darstellung eines Aus- 5 Trommel 21 läuft. Die Mischtrommel wird über

führunesbeispieles der erfindungsgemäßen Vorrich- einen regelbaren Riemenantrieb 42 durch einen

tune Gleichstrommotor 43 angetrieben, der mit einem Re-

Fi g 2 eine Vorderansicht des Entmischers, geltransformator 44 gesteuert wird. Die Mischvor-

Fig 3 einen Schnitt durch den Entmischer gemäß richtung kann ferner mit den thermostatisch geregel-

der Lhiie A-A in F i g. 2 und i° ten Heizelementen 45 erwärmt werden.

F i g 4 einen Längsschnitt durch den Separator. Der Separator ist in einem Längsschnitt in F i g. 4 _D;-;_nFig 1 dargestellte Vorrichtung besteht aus dargestellt. Er besteht aus einem Gehäuse 46 mit einem Entmischer 1 und einem Separator 2. Der Ent- einem abschließbaren Deckel, unter dem ein Sieb 47 mischer ist mittels einer Abführungsleitung 3 über angeordnet ist. Der Separator besitzt eine zentrale einen Gas-Flüssigkeilsabscheider 4 mit einer Abführ- t₅ Welle 48 mit einem Kragen 49, auf dem eine Platte leitung 5 für die Dünste an den Separator 2 ange- 50 ruht. An der Oberseite der zentralen Welle 48 schlossen Die geklärte Flüssigkeit verläßt den Sepa- ruht eine zweite Platte 51. Die Platten 50 und 51 rator2 durch eine Leitung 6, die in einen zweiten sind mit Aussparungen versehen, in denen Becher Gas-Flüssigkeitsabscheider 7 mündet, der eine Gas- 52, 53 und 54 angeordnet sind. Die Becher 52, 53 abführungsleitung 8 und eine Abführungsleitung 9 20 und 54 werden zwischen den Platten 50 und 51 einfür die geklärte Flüssigkeit aufweist. Das Lösungs- geklemmt durch eine Mutter 55, die in eine mit Gemittel wird mit einer Pumpe aus einem Vorratsbehäl- winde versehene Bohrung 56 der Welle 48 eingeter 10 angesaugt. Im Gehäuse 12 des Entmischers ist schraubt werden kann.

der Antriebsmotor mit der dazugehörenden Regelap- In der zentralen Welle 48 ist eine Querbohrung 57 paratur und der Pumpe angeordnet. An der Vorder- a₅ vorgesehen, durch die die Flüssigkeit zum ersten

wand des Gehäuses 12 sind ein Regelknopf 13 zur Trennbecher fließen kann.

Einstellung der Motordrehzahl sowie einige Signal- Der von der Flüssigkeit im Separator durchflos-

lampen 14 angeordnet. Das Gehäuse 12 ist in Lagern sene Weg ist mit Pfeilen angegeben. Die geklärte

15 von Stützen 16 drehbar. Der Entmischer 1 kann Flüssigkeit strömt schließlich in einen zylinderförmi-

weiter mit einem Außendeckel 17 abgeschlossen wer- 30 gen Raum 58 und von dort zum Gas-Flüssigkeitsab-

den der an einem Arm 18 befestigt ist, welcher um scheider7 über die Leitung6 (Fig. 1). Die zentrale

ein Scharnier 19 drehbar ist, und kann mit einem Welle 48 ist hohl ausgeführt und wird von einer

Schließelement 20 geschlossen werden. Welle 59 getragen, die mittels eines Riemenantriebs

Der innere Bau des Entmischers 1 ist in Fig.3 durch einen Gleichstrommotor 61 angetrieben wer-

dargestellt Die Entmischer erfolgt in einer Trommel, 35 den kann, dessen Drehzahl mittels des Regeltransfor-

die aus einer Innentrommel 21 mit Löchern besteht, mators 62 regelbar ist. Damit der Separator leicht

um die herum eine zweite Trommel 22 angeordnet auseinandergenommen werden kann, ist das Gehäuse

ist Die Trommel 22 ist mit einem Deckel 23 abge- 46 in zwei Teilen ausgeführt, von denen der obere

schlossen, dessen Innenseite mit einem Kragen 24 Teil, der Hut 63, auf dem unteren Teil 64 mit einer

versehen ist, auf dem der umgebogene Rand 25 der 40 Klemmvorrichtung 65 befestigt ist. In den Separator-

Innentrommel 21 ruht. Die Öffnung der Innentrom- bechern 52, 53 und 54 können Papiermanschetten

mel wird mit einem Deckel 26 abgeschlossen. angeordnet werden, in denen der Feststoff gesammelt

Die Flüssigkeit und die feinsten Teilchen verlassen wird. Sie werden danach herausgenommen und ge-

die Entmischungstrommel durch Siebe 27, die in re- wogen.

gelmäßigen Abständen am Umfang des Deckels 23 45 Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist wie folgt: verteilt sind und aus hohlen Gewindestöpseln, in de- Nach dem Füllen der Innentrommel 21 mit der Bitunen eine Siebgaze angeordnet ist, bestehen, und flie- menspeise wird das Lösungsmittel (Chloräthylen) zußen weiter durch ein Schneckengehäuse 28 und die gesetzt und es wird die Heizvorrichtung eingeschal-Leitung 3 zum Gas-Flüssigkeitsabscheider 4 ab. tet. Der Regeltransformator wird in eine derartige Im Arm 18 des Außendeckels ist eine Lagerbüchse 50 Stellung geschaltet, daß die Drehzahl etwa 60 Umdr./ 29 angeordnet, in der ein Stift 30 mit einem Kragen Min. beträgt. Während fortschreitender Entmischung 31 drehen kann. Der Stift 30 ist an der Vorderseite strömen die freigemachten festen Bestandteile durch konisch ausgeführt und paßt in eine entsprechend die durchlöcherte Trommel 21, wobei die feinsten ausgebildete Aussparung 32 des Deckels 26. Der Teilchen zusammen mit der Flüssigkeit zum Separa-Stift beritzt eine zentrale Bohrung 33 für die Zufuhr 55 tor hin abgeführt werden. Am Ende der Entmischung eines Lösungsmittels. An der Rückseite der Entmi- erfolgt ein Schleudervorgang mit einer Drehgeschunestrommel ist eine Lagerbüchse 34 angeordnet, schwindigkeit von 600 Umdr./Min. Nach dieser Bein der die Antriebswelle 35 gelagert ist. Die An- handlung wird der Deckel 17 geöffnet. Die Tromtriebswelle 35 ist an der Vorderseite konisch ausge- mein 21 und 22 werden herausgenommen. Der Festführt und paßt in einen hohl ausgebildeten Stift 36 60 stoff wird sodann gesammelt, getrocknet und danach Her Trommel 22. Die Antriebswelle enthält weiter gnimilometrisch bestimmt.

noch einen Kragen 37 mit einem daran befestigten Der in den in den Separatorbechern angeordneten

Stift 38 der in Öffnungen eingreifen kann, die in Papiermanschetten gesammelte Feststoff wird ge-„■ ._ n'nnneiten äußeren Boden 39 vorgesehen sind, trocknet und gewogen. Die Drehzahl des Separators der hinter der Trommel 22 angeordnet ist. Das Lö- 6₅ beträgt 6000 Umdr./Min.

H^:erzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Trennen der unlöslichen Bestandteile einer Bitumenprobe in die Split- und Sand-Fraktion einerseits und die Füllstoff-Fraktion andererseits zum Zwecke der Bestimmung des Gehalts und der granulometrischen Zusammensetzung, bei dem die Probe in einer ersten Verfahrensstufe mit einem Lösungsmittel versetzt und durch Sieben die Split- und Sand-Fraktion von dem Lösungsmittel mit der darin enthaltenen Füllstoff-Fraktion und mit den löslichen Bestandteilen getrennt wird, und in einer zweiten Verfahrensstufe die Füllstoff-Fraktion durch Zentrifugieren aus dem Lösungsmittel gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Verfahrensstufe die mit Lösungsmittel versetzte Probe in Verbindung mit dem Sieben in zwei aufeinanderfolgenden Phasen mit einer niedrigeren und einer höheren Schleuderdrehzahl geschleudert wird, wobei die Drehzahlen so gewählt werden, daß das die löslichen Bestandteile und die Füllstoff-Fraktion enthaltende Lösungsmittel in der ersten Phase abgezogen wird und in der zweiten Phase die Split- und Sand-Fraktion von Lösungsmittel befreit wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleudern unter Luftabschluß durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es in bekannter Weise unter Erwärmung der Bitumenprobe und des Lösungsmittels durchgeführt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Siebeinrichtung zum Trennen der Split- und Sand-Fraktion von dem lösungsmittel mit der darin enthaltenen Füllstoff-Fraktion und mit den löslichen Bestandteilen, die mehrere, in ihrer Durchlässigkeit auf die zu trennenden Korngrößenklassen der Split- und Sand-Fraktion abgestimmte, hintereinander angeordnete Siebe enthält, und mit einem Zentrifugalseparator, der über eine Abführleitung für das Lösungsmittel aus der Siebeinrichtung mit der Siebeinrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebeinrichtung (1) ,als Siebe gemeinsam und mit mindestens zwei verschiedenen Drehzahlen antreibbare Siebtrommeln (21,22) mit horizontaler Drehachse enthält.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebeinrichtung (1) und der Zentrifugalseparator (2) luftdicht verschließbar sind und in der Abführleitung (3) von der Siebeinrichtung (1) zum Zentrifugalseparator (2) sowie in einer Abführleitung (6) aus dem Zentrifugalseparator (2) Gas/Flüssigkeitsabscheider (4 bzw, 7) vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Siebtrommeln <>° (21, 22) mit unterschiedlichem Durchmesser koaxial ineinander angeordnet sind, und daß die außenliegcnde Siebtrommel (22) als durch einen Deckel (23) geschlossener Zylinder ausgebildet ist und Siebe (27) nur im Deckel (23) in der Nähe von dessen Außenumfang aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die innenliegende Siebtrommel

(21) am Deckel (23) der außenliegenden Siebtrommel (22) befestigt, durchgehend auf ihrer Zylinderfläche mit Sieblöchern versehen und mittels eines Deckels (26) verschließbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die im Deckel (23) befindlichen Siebe (27) in hohlen Gewindestöpseln angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Siebtrommeln (21, 22) der Siebeinrichtung (1) herausnehmbar sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9. dadurch gekennzeichnet, daß die Siebeinrichtung (1) um eine senkrecht zur Drehachse der Siebtrommel^ (21, 22) stehende Achse kippbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis W, bei der der Zentrifugalseparator herausnehmbare Filtereinsätze besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinsätze Papiermanschettsn sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Deckel (18) der Siebeinrichtung (1) ein Lager (29) angeordnet ist, das in eine zentrale Aussparung des Deckels (26) der Siebtrommel (21) eingreift, und daß als Antrieb für die Siebtrommeln (21, 22) ein konischer Stift (35) mit einem Mitnehmer (38) vorgesehen sind.