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KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVIl84108-KLASSE 806. GRUPPE

LOUIS PERIN in PARIS.

Die Theorie hat ergeben, daß das Gipsmolekül CaS O₄, 2H₂O durch Behandlung in Hitze unter ganz bestimmten Bedingungen in ein bestimmtes Hydrat umgewandelt werden kann, dessen chemische Formel zwischen derjenigen für die Ausgangsstufe

Ca S O₄, 2H₂O (ungebrannter Gips)

mit zwei Molekülen Kristallwasser und derjenigen für die Endstufe

Ca S O₄ (Anhydrit)
liegt.

Man hat ermittelt, daß Gips in jeder Gestalt durch folgende allgemeine Formel zu bezeichnen ist:

ungebrannter Gips

to . (α) ß_o/Ca SO₄, 2 i7₂o; + ß_x fCa 5O₄, i/₂ O) + ß_a ^2 Ca SO₄, H₂ O) + ß₃

Hydrat-Zwischenstufen ■ · · -j- β» Ca S O₄ Anhydrit Ca SO_V H₂ O)

Gips, 45

wo die durch die Klammern zusammenge-, faßten Molekülgruppen in fester Verbindung miteinander stehen, und die Koeffizienten ßo> ßi» ßa> ■ ■ ' ßn beliebige Werte (einschließlich Null) in unbestimmten Verhältnissen annehmen können zwischen den beiden Grenzen

Ca S 0.,2H_n O

Ca S O₄

^und vollkommen
wasserfreier Gips.

Gips mit vollem
Wassergehalt

Auf das Vorhandensein mehrerer dieäer Hydrat-Zwischenstufen ist schon von verschiedenen Seiten hingewiesen worden.

Die Erfahrung hat nun gelehrt, daß einige dieser mehr oder minder unbeständigen Hydrat-Zwischenstufen , dem Einflüsse des Anrühr- oder Niederschlagwassers ausgesetzt, sich mit der für sie erforderlichen Wassermenge verbinden, um wieder das ursprüngliche Molekül CaSO₄, 2H₂O zu bilden und diese beständige Form wieder anzunehmen, von der sie ausgegangen sind.

Die wiederaufgenommene Wassermenge ist in jedem dieser Hydrate gleicher chemischer Formel konstant, und sie ist von einer zur anderen veränderlich.

Endlich hat sich gezeigt, daß jede dieser Hydrat-Zwischenstufen eine ihr eigene Geschwindigkeit der Hydratwasserwiederaufnahme besitzt, daß also eine jede von ihnen bei ihrer Behandlung mit einer und derselben Wassermenge verschieden lange Zeit zum Erhärten oder Binden braucht.

Vorstehende theoretischen und praktischen Ergebnisse haben dazu geführt, ein^für den

ίο Großbetrieb brauchbares Herstellungsverfahren für Gips zu ersinnen. Das Verfahren bezweckt, von einem Gips gegebener Beschaffenheit ausgehend, einen solchen zu liefern, der die Hydrat-Zwischenstufen aus der Formel (α) in der gewünschten Auswahl und Zusammensetzung (gegebenenfalls nur eine von ihnen) enthält, d. h., um mit der Praxis zu reden, Gipssorten zu erzielen, welche jeden Grad von Erhärtegeschwindigkeit innerhalb der für

zo letztere bestehenden Grenzen besitzen.

Zur Ausführung des Verfahrens ist folgende, auf der Zeichnung schematisch veranschaulichte Einrichtung getroffen.

Eine Ofenanlage zerfällt in drei Hauptteile:

der Wägerumpf a, die Heiztrommel b und die Wärmequelle f. Die Teile c c stellen Kühlrümpfe dar und sind für die Ausführung des Verfahrens unwesentlich. Der Wägerumpf α steht mit einem Kipphebelsystem derartig in Verbindung, daß er die Einbringung des zu behandelnden Gipses in unveränderlicher Gewichtsmenge gestattet. In diesem Rumpfe wird der Gips durch die zur Behandlung dienenden Gase und Dämpfe, indem sie ein an sich bekanntes Röhrensystem durchstreichen, erhitzt und getrocknet, /ist eine Wärmequelle mit festem oder gasförmigem Brennstoff, die in der Zeiteinheit eine unveränderliche Wärmemenge erzeugt, und b eine Trommel, welche ebenfalls nichts Neues bietet; in letzterer wird der zu behandelnde, vom Kipprumpf α kommende Gips in der Zeiteinheit der von der Wärmequelle / gelieferten unveränderlichen Wärmemenge unterworfen; dabei verliert er sein Hydratwasser teilweise oder vollkommen, je nach dem zu erzielenden Gips.

Das Verfahren selbst gestaltet sich mit Hilfe dieser dreiteiligen Anlage folgendermaßen:

i. Man bestimmt ein für allemal den Wassergehalt d der Hydrate gemäß den verschiedenen Gipssorten, die man erhalten will (und für die er unveränderlich ist).
■55 2. Man hat andererseits, auf die Gewichtseinheit bezogen, die jeweilige Anzahl von Wärmeeinheiten festgestellt, welche erforderlich ist, um in dem schematisch gezeichneten Ofen einen Gips vom (veränderlichen und bei jedem Arbeitsvorgange bestimmten) Wassergehalt D in ein Hydrat vom Wassergehalt d überzuführen. Beim vorliegenden Verfahren bedeutet Wassergehalt das gesamte Wasser, nämlich: Kristallwasser -j- hygroskopisches Wasser -f- Niederschlagwasser, in Hundertstein. *

3. Man bringt in den Kipprumpf a des Ofens kleingestoßenen Gips, dessen ursprünglicher Wassergehalt D bestimmt worden ist, bis zu einer Gewichtsmenge P und läßt sodann

4. diesen Gips in die Trommel b eintreten. In diesem Räume verliert der Gips die zu seiner Überführung vom anfänglichen Wassergehalte D bis zum schließlichen Wassergehalte d erforderliche Kristallwassermenge.

Die Anzahl Wärmeeinheiten, die auf die Gipsmenge P einwirken muß, um Gips von der gewünschten Bindefähigkeit zu erhalten, wird das aus P und der unter 2. festgestellten Ziffer gebildete Produkt sein. Dieses Produkt sei M.

5. Da die Wärmequelle — herdartig oder mit Gasverbrennung — in der Zeiteinheit eine unveränderliche Wärmemenge Q. liefert, wird man den Gips der Behandlung in der Trommel b während eines durch die Formel

ί —

bestimmten Zeitraumes unterwerfen. Nennt man die in der Gewichtseinheit natürlichen Gipses enthaltene Kristallwassermenge κ, so muß dieser Gips im Räume b in der Zeit t hygroskopisches Wasser -f- Niederschlagwasser"

+ — Kristallwasser verlieren, wo immer

m<n

sein muß.

Von den übrigen Größen sind d, P und Q konstant, D, q und t veränderlich. M ist abhängig von D. Es ist das Produkt aus dem konstanten P und einer veränderlichen Wärmemenge q, welche selbst aus dem täglich zu bestimmenden Wassergehalt D ermittelt wird.

Es sei q die Wärmemenge, welche nötig ist, um den jeweiligen Wassergehalt von 100 Gewichtseinheiten natürlichem Gips um eine Einheit zu erniedrigen. Behufs Umwandlung des Gipses vom Gehalt D in einen no Gips vom Gehalt d muß man seinen anfänglichen Wassergehalt um

(D — d) hygrometrische Einheiten

verringern. Die für diese Umwandlung er- ¹¹S forderliche Wärmemenge wird für die Gewichtseinheit Gips demnach

(D,-d) q

sein, für eine Gipsgewichtsmenge P

(D-d) qx P == M Wärmeeinheiten.

Und wenn die (in dem schematisch veranschaulichten Ofen unveränderliche) Wärmequelle in der Zeiteinheit Q Wärmeeinheiten abgibt, wird die Zeit für die Behandlung in dem Teile b des Ofens, wie erwähnt, durch den Ausdruck

ίο gegeben sein.

Nach dem geschilderten Verfahren kann man Gips von jeder beliebigen Bindedauer erzielen.

Einige zahlenmäßige Beispiele mögen das oben geschilderte Verfahren noch weiter verdeutlichen.

I. Beispiel.

Es handle sich z. B. um einen Gips von einem Feuchtigkeitsgrade D, der in einem Gips von konstantem Feuchtigkeitsgrade d = io,5 umgewandelt werden soll (dieser Feuchtigkeitsgrad des Gipses entspricht bei dem Pariser Gips einer Bindezeit von 8 bis 10 Minuten unter den gewöhnlichen Anrührverhältnissen).

Von diesem Gips werde in den Rumpf a eine gegebene Gewichtsmenge im zerstoßenen Zustande eingeführt.

Die Gewichtsmenge sei P = 3000 kg.

Der Anfangsgehalt an Feuchtigkeit sei D = 23,5.

Der Rumpf α ist auf einem Kipphebel g befestigt, mit dem er ein Ganzes bildet, was eine genaue Einstellung des Gewichts P gestattet. Dieser Rumpf ist oberhalb der Trommel b angeordnet, in welche man seinen Inhalt zur rechten Zeit ausschüttet.

Nachdem die (von der Wärmequelle f kommenden) Verbrennungsgase ihre Wirkung in der Trommel b ausgeübt haben, gehen sie — ebenso wie der von der Entfeuchtung des Gipses herrührende überhitzte Dampf — durch den Rumpf a, wobei sie sich (in Richtung der Pfeile) in einer geschlossenen Leitung bewegen und so einen Teil ihrer Wärme an den dort befindlichen Gips abgeben.

In dem Rumpfe α wird der Gips also gewogen, sein Feuchtigkeitsgrad D bestimmt, und angewärmt.

Nach Verlauf einer gewissen Zeit (die zwischen zwei und vier oder selbst fünf Stunden je nach dem behandelten natürlichen Gips und je nach der zu erzielenden Gipssorte schwankt) wird dieser ' Gips in die Trommel b eingeführt, in welcher dann die beabsichtigte teilweise oder vollkommene Wasserbefreiung vor sich geht.

Es sei Q= 140000 Wärmeeinheiten die unveränderliche Wärmemenge, welche in der Zeiteinheit (Stunde) von der Wärmequelle / (Herd oder mit Gasverbrennung) geliefert wird, und #=11 Kalorien die Wärmemenge, die erforderlich ist, um die Gewichtseinheit (in kg) des zu erzielenden Gipses um einen Feuchtigkeitsgrad (D — dj = 1 zu erniedri

Demnach wird für

D = 23,5

d — io,5

die Wärmemenge, welche nötig ist, um den Feuchtigkeitsgehalt des behandelten Gipses um einen Grad herabzusetzen, betragen:

(γ) (D-d)q

und bei Ersatz der Buchstaben durch ihre Werte:

(23,5 — 10,5) XIi = 143 Wärmeeinheiten

für ι kg behandelten Gips.
Und für 3000 kg:

M = 3000 X 143 = 429 000 Wärmeeinheiten.

Da die Wärmequelle / in der Zeiteinheit 140000 Wärmeeinheiten liefert, so wird die Behandlungszeit in der Trommel b:

M 429000 „

t = -— = -1-2 — 3 Stunden

Q. 140000

in Anspruch nehmen.

(Bei diesem und bei den folgenden Beispielen ist die von dem Gips im Rumpfe a aufgenommene Wärme nicht berücksichtigt. In der Praxis müssen hierfür entsprechende Korrekturen in den Berechnungen vorgenommen werden.)

2. Beispiel.

Angenommen, man wolle mit demselben Gips von einem anderen Feuchtigkeitsgrade D = 21,5 denselben Gips vom Feuchtigkeitsgrade d— 10,5 erzielen, so ergibt die For- mel (γ) (21,5 — 10,5) X ii = 121 Kalorien.

Man hat in diesem Falle

M = 3000 X 121 = 363000 Kalorien

und daraus die Behandlungszeit in der Trommel b:

363 000
140000

2 Std. 35 Min.

3. Beispiel.

Schließlich möge in einem gleichen Falle noch angenommen werden, daß man mit demselben Gips von einem anderen ursprünglichen Feuchtigkeitsgrade D = 20,0 den gleichen Gips vom Feuchtigkeitsgrade rf —10,5 erhalten will.

Die Formel (y) ergibt dann:
(2O,o— 10,5) XIi = 104,5 Wärmeeinheiten.

Und man bedarf in diesem Falle:
M = 3000 χ 104,5 = 313500 Kalorien · und für die Behandlung in der Trommel b:

313500

2 Std. 15 Min.

Q 140000

ίο In den drei obigen Beispielen erzielt man, einen identischen Gips, indem man von einem Gips von veränderlichem Feuchtigkeitsgehalt ausgeht.

Läßt man in ähnlicher Weise den Endgehalt d, dessen Erzielung man sich vornimmt, sich verändern, so erhält man Gips von verschiedenen Bindezeiten.

Claims

Patent-Anspruch:

Verfahren zur Erzielung eines Gipses ao von bestimmter Bindedauer, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Wärmequelle — mit festem oder gasförmigem Brennstoff —- von' unveränderlicher Wärmeabgabe auf bestimmte unveränderliche Gewichtsmengen Gips einwirken läßt, und zwar während einer solchen Zeitdauer, wie sie sich unter diesen Verhältnissen für die Differenz aus dem vorher festgestellten ursprünglichen Wassergehalte des zu behandelnden Gipses, welch ersterer veränderlich ist, und dem Wassergehalt des zu erzielenden Hydrates, welcher unveränderlich ist, ergibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.