DE1980849U

DE1980849U - Vorrichtung zum herstellen kugelfoermiger teilchen.

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Publication number: DE1980849U
Application number: DEP30592U
Authority: DE
Original assignee: Potters Brothers Inc
Current assignee: Potters Brothers Inc
Priority date: 1966-12-27
Filing date: 1967-12-19
Publication date: 1968-03-14
Also published as: US3495961A; BE695930A; SE342432B; DE1596643B2; DE1596643A1; NL6717084A; FR1550550A; GB1163368A; BE708108A

Description

P.A. 721881*19.12.6?

Potters Brothers, Inc,
Carlstadt, N.J./USA

Vorrichtung zum Herstellen kugelförmiger Teilchen«

Die vorliegende Neuerung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen kugelförmiger Teilchen, insbesondere Glasperlen , dadurch gekennzeichnet, daß ein mit geschmolzenem Glas gefüllter Behälter vorgesehen ist, der in seinem Boden eine kreisförmige Ausflußöffnung aufweist, und daß unterhalb der Ausflußöffnung ein in Drehungen versetzbare» Zerhackerrad vorgesehen ist, welches hinsichtlich seiner Lage unterhalb der Ausflußöffnung und seiner Drehgeschwinigkeit derart geregelt werden kann, daß beim Aufprall eines flüssigen Glasstrahles sich eine langgezogene flache Plugbahn der gebildeten Glaströpfchen ergibt.

Bis zum heutigen Tage wurden Glasperlen dadurch erzeugt, daß Glasteilchen einer Flamme innerhalb eines Rohres , bzw. eines Kamines ausgesetzt werden, in welchem ein nach aufwärts ge« richteter, die Glasteilchen tragender Gasstrom ausgebildet ist«,

Vorrichtungen
Andere bekannte/für die Herstellung von Glasperlen sind der«· art ausgebildet, daß sie einen Gasstrom ~ beispielsweise Luft ~ in.einen Strom geschmolzenen Glases blasen, wodurch letzterer

Figur 1 eine allgemeine ~ zum Teil schematische « Seitenansicht der_neuerungs gemäßen Vorrichtung ist;

Figur 2 eine vergrößerte Teilansicht der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung für die Darstellung gewisser Einzelheiten ist;

Figtm 3 eine schematische Ansicht für die relative Lage von Einzelteilen von der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung ist;

Figur k eine Darstellung der Schaufelelemente des die Glaszerstäubung erwirkenden Zerhackerrades ist;

F Figur 5 ©ine seitliche Ansicht eines Teiles des in Figur 4 gezeigten Zerhackerrades ist;

Figur 6 eine Draufsicht auf das in Figur 5 gezeigte Radteileele« ' ment ist;

Figur 7 eine schematische Sehnittansicht eines Teilelementes eines modifizierten Zerhackerrades für die Verwendung im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist.

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In dem folgenden soll auf die Figuren 1 und 2 Bezug genommen werden, in welchen ein Glasschmelzgefäß oder ein ähnlicher Behälter 10 gezeigt ist, welcher eine kreisförmige Ausflußöffnung aufweist, durch welche ein Strahl von geschmolzenem Glas 11 vertikal ab« • · 'wä"rts auf ein durch einen Motor 13 angetriebenes Zerstäubungs« element 12 fällt. Das Zerstäubungselement 12 ist eine mit viEen Schaufeln versehene drehbare Scheibe, welche in dem folgenden als "Zerhackerrad" bezeichnet wird. Das auf die äußere Umfangs« fläche im drehbaren Bereich des im vorliegenden Fall im ührzei«

gersinn sich drehenden Zerhaokerrad.es 12 fallende geschmolzene Glas wird in einem Strahl l^+a von einzelnen Teilchen oder Tröpfchen aufgespalten. Der Strahl von Teilchen schiesst dann durch einen rohrförmigen Erhitzer 15, der innerhalb der '.Heizzone eine genügend hohe Temperatur auf*echt erhält, damit die Teilchen weich genug bleiben und aufgrund ihrer Oberflächenspannung kugelförmige Tropfen 15b bilden.

Aufgrund der durch die . Schaufeln des Zerhackerrades 12 ausgeübten Kraft werden .-;die kleinen Kugeln bzw. Kügelohen nach dem Verlassen des Erhitzers t$ weit genug noch durch die Atmosphäre geschleudert, wobei dieselben sich abkühlen und verfestigen können. Aufgrund der Schwerkraft fallen die Teilchen anschließend in ein Ansehreckbad 20.

Das Abschreckbad 20 kann mit einem geeigneten Abschreckmittel gefüllt sein, welches aus Wasser, Äthylen, Propylen, Glykollösung, Öl oder mit einer anderen geeigneten Flüssigkeit bestehen kann. Das Absehreckbad kann mit einem geeigneten Kühlgerät, beispielsweise einem Wärmeaustauscher über Leitungen 21 verbunden sein. Die abgeschreckten Glasperlen werden dann über

ein ein Transportband 23 einer weiteren Transportrichtung 22 zu*. geführt, weiche dieselben an eine beliebig wählbare Stelle weiter befördert.

Sowie dies am besten au*s" Figur 2 erkenntlich ist, besteht der

Erhitzer 15 aus einer Röhre 15a, die mit Heizelementen in der Form von unter niederem Druck brennenden, über die Oberfläche der Röhre verteilten Brennern 16 versehen ist. Die Brenner 16 sind über die Leitungen 17 miteinander '.verbunden, wobei eine Speiseleitung 18 für eine Verbindung mit einer geeigneten Quel-Ie von Naturgas vorgesehen ist. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Brenner 16 vorzugsweise diametral gegenüber gesetzt, damit die innerhalb der Röhre 15a auftretenden Turbulenzen so klein wie möglich gehalten werden. Der Erhitzer 15 kann aus Stahl oder einem anderen geeigneten Material an« gefertigt sein. Sollte dies gewünscht sein, kann am Eingang des Erhitzers 15 zusätzlich Wärme mit Hilfe von einem oder mehreren Brennern zugeführt werden, -um einen durch den Erhitzer 15 hindurch gerichteten Strom heißer Verbrennungsgase zu schaffen, wodurch die Wärmeverteilung innerhalb dieser Röhre noch verbessert wird. Der durch diese Brenner erzeugte Fluß dient ebenfalls dazu, die innerhalb des Erhitzers 15 erzeugte

Wärme von dem Zerhackerrad 12 fernzuhalten und die Wärme im enter
fernen Teil des Erhitzers 15^: ~> zu konzentrieren .

,Sowie am besten aus Figur 3 zu erkennen ist, fällt der Strom geschmolzenen Glases 11 auf das Zerhackerrad 12 in dem ansteigenden Teil desselben. Das Rad kann horizontal verstellbar angeordnet sein , sowie dies durch die Pfeile a « a angezeigt ist. Dadurch kann der Auffallpunkt des geschmolzenen Glasstromes auf

dem Zerhackerrad 15 verstellt werden. Da die einzelnen Teilchen tangential von der Peripherie des Zerhackerrades 12 weggeschleudert werden, muß der Außfallpunkt so gewählt sein, daß sich eine geeignete Plugbahn ergibt. Bei im Uhrzeigersinn verlaufender Rotation sollte dieser Punkt bei den verschiedenen Anwendungsbeispielen zwisbben 10 und 11 Uhr mit einem Mittelwert um 10,30 uhr liegen, damit die Teilchen durch den Erhitzer 15 hindurch weit genug zum Abkühlen und zum Erstarren vor dem Abschrecken geschleudert werden. Wenn relativ große Glasperlen erzeugt werden sollen, muß die Plugbahn verlängert werden, damit die Abkühlzeit vergrößert wird.

Die Größe der Glasperlen ist eine Funktion von der Anzahl der pro Zeiteinheit am Auffallpunkt vorbeistreichender Zähne, Dabei werden um so kleinere Glasperlen erhalten, je größer diese Zahl ist und umgekehrt. Die Größe der erzeugten Glasperlen kann ebenfalls dureh Verstellung der Ausflußöffnung gesteuert werden, wodurch die Ausflußgesehwindigkeit des Glases verstellt wird. Obwohl eine Veränderung der Plußgeschwindigkeit keinen sb einschneidenden Einfluß auf die Größe der erzeugten Glasperlen hat, wie eine Veränderung der Geschwindigkeit des Zerhackerrades 12, so ergibt sieh trotzdem bei verringerter .Flußgeschwindigkeit eine verringerte Glasperlengröße und umgekehrt.

Bis,zum heutigen Tag ergaben sich Schwierigkeiten bei der Herstellung von größeren Glasper&en, wobei diese Schwierigkeiten

insbesondere bei jenem Herstellungsprozeß auftreten, bei welchem die Glasperlen während ihrer Ausbildung zu Kugeln von einem innerhalb einer vertikalen Röhre bzw. Kamines gebildeten Gas« stromes getragen Bind. Durch geeignete Einstellung der Glas« flußgeschwindigkeit und der Geschwindigkeit des Zerhaekerrades können jedoch in zufriedenstellender Weise Glasperlen hergestellt werden, die einen Durchmesser bis zu 5 mm (0,2 inches) und selbst größer haben. Im allgemeinen können mit der neuerungsgemäßen Vorrichtung Glasperlen in dem sehr weiten Bereich von ungefähr 0,6 mm (0,025 inches) bis ungefähr 5mm (0,2 inches) erzeugt werden, so daß die neuerungsgemäße Vorrichtung eine wesentlich weitere Flexibilität aufweist als bisher bekannte Vorrichtungen.

Wenn dies gewünscht ist, kann die Zerhackerradwelle 30 rohrförmig ausgeführt sein, so daß durch dieselbe eine Kühlflüssigkeit durchgeführt werden kann« Sowie dies in Figur k gezeigt ist, ist die hohle Welle 30 an dem Zerhackerrad 12 mit Hilfe wasserdichter drehbarerKupplungselemente 31 oder ähnlichen Elementen befestigt und über Bohre oder Leitungen 32 mit einer kühlen Flüssigkeitsquelle verbunden.

Die Zähne 12t des in den seitlichen Ansichten der Figuren 2, 3, und 5 gezeigten Zerhackerrades 12 haben eine axiale Ausdehnung, die zwe&kmäßigerweise wenigstens so groß und vorzugsweise etwas größer als der Durchmesser des geschmolzenen Glas-

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stromes am Aufprallpunkt ist. Das Zerhackerradi2 ähnelt in sehr starkem Maße dem Blatt einer Kreissäge. Es soll jedoch hervorgehoben werden, daß die Ausschnitte zwischen den einzelnen Zähnen nach auswärts gebogen sind, sowie dies in Figur 6 gezeigt ist, so daß jeder Zahn im wesentlichen rechtwinklig zu der Stirnseite der Radscheibe absteht. Die ümfangsflache des Hades kann auch anders ausgebildet sein, wobei das Kriterium einzig und allein darin besteht, den geschmolzenen Glasfluß in Einzelteilchen zu zerhacken und derart zu beschleunigen, daß für die Abkühlung und Verfestigung eine relativ langgezogene Flugbahn der Glaskugeln nach dem Durchgang durch den Erhitzer 15 ergibt.

In der in den Figuren 1 bis 6 gezeigten Ausfuhrungsform sind die Zähne bzw. Schaufeln 12d des Zahnrades 12 dreieckig ausgeführt. Andere Ausführungsformen von Zerhackerrädern 12 kennen jedoeh quadratische oder auch rechteckige Zähjatoeaufweisen, womit ebenfalls eine zufriedenstellende Funktionsweise erhalten werden kann. In der in Figur 7 dargestellten Modifikation eines ;:2erhaekerrades kO sind quadratische Zähne 40t vorgesehen. JDas Zerhackerrad kO ist aus zwei kreisförmigen Scheiben k2 gebildet, die parallel und koaxial zueinander angeordnet und wenigstens so weit voneinander entfernt sind, wie der Durchmesser des geschmolzenen Glasstromes an der Auffallsteile. An der Scheibe kl sind die Zähne 4lt rechtwinklig abgebogen und an der Scheibe kZ angesohweisst. Um das Zuführen von Luft an

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das geschmolzene Glas von Gebieten aus der Nähe der Badwelle zu verhindern, ist zwischen der Welle und den Zähnen 40t eine Trennschicht in Form eines EingzylInders ^3 zwischen den beiden Seheiben kl und 4-2 vorgesehen.

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Einer der Vorteile des mechanischen Zerhaekens besteht darin, daß die Glasperlen direkt aus einem Strom von geschmolzenem Glas erzeugt werden, welche eine etwas höhere Viscosität aufweisen kann, als dies bei den bisher bekannten Vorrichtungen unter der Verwendung eines Glasstromes möglich war. Obwohl zur Erzielung eines Flusses an der Auslaßöffnung des Schmelzbehälters die Viseosität des Glases genügend niedrig sein muß, so kann dieselbe doch so hoch wie 50 Poise und selbst noch höher sein, ohne daß nennenswerte Mengen von Glaswolle oder anderer Unerwünschter BNebenprodukte entstehen würden. Aus diesem Grund muß die Temperatur des geschmolzenen Glases am Auffallpunkt nicht si) hoch wie bei den bisher bekannten Vorrichtungen sein d.h. sie kann in der Größenordnung von ungefähr 1150⁰C (2100⁰F) bis ca 1300⁰C (2^00⁰F) bei den viscoseren Glassorten liegen. Die kombinierte Wirkung des mechanischen Zerhackerrades und -der Erhitzungskammer erlaubt die Erzeugung von einwandfreien Glasperlen aus Natrium^Kalk-Glas (sodalime-Glass), sowie aus verschiedenen anderen Glassorten, welche bekanntermaßen bei der Herstellung von Glasperlen verwendet werden.

Selbstverständlich kann""" die neuerungsgemäße Vorrichtung ebenfalls für die Bearbeitung der weniger viscosen Glassorten

bzw. in Fällen verwendet werden, bei welchen Glas auf höhere Temperaturen erhitzt wird. Unter diesen letzteren Bedingungen kann es in manchen Fällen möglich sein, daß allein durch die zerhackende Wirkung des mechanisch wirkenden Zerhackerrades durVih die starken Oberflächenspannungen kugelförmige Formen erhalten werden, so d&ß ein einwandfreies Produkt somit manchmal aueh ohne die Verwendung von rohrförmigen Erhitzern erreicht werden kann. Als zusätzlichen Vorteil ergibt sich, daß das Zerhackerrad 12 unerwünschte Kühleffekte vermeidet, welche sich sehr oft bei den bisher bekannten Vorrichtungen,-beispielsweise bei der Art, bei welcher komprimierte Luft für die Zerstreuung das Glasstromes verwendet wird « nachteilig bemerkbar machen.

Claims

RA. 721881*19.12.67,

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Sohutzansprüohe

1. Vorrichtung zum Herstellen von kugelförmigen Teilchen, insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß ein mit geschmolzenem Glas gefüllter Behälter (10) vorgesehen ist, der in seinem Boden eine kreisförmige Ausflußöffnung aufweist und daß unterhalb der Ausflußöffnung ein in Drehungen versetzbares Zerhackferrad (12) vorgesehen ist, welches hinsichtlich seiner Lage unterhalb der Ausflußöffnung und seiner Drehgeschwindigkeit derart geregelt werden kann, daß beim Aufprall eines flüssigen Glaestrahles sich eine langgezogene flache Plugbahn der gebildeten Glaströpfehen ergibt.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Zerhackerrad (12) ein rohrförmiger Erhitzer mit diametral gegenüberliegenden Brennern (16) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,daß in der Schußrichtung des Zerhackerrades (12) ein wahlweise mit Wasser, Äthylen, Propylen, Glykollösung oder Öl gefülltes Abschreckbad (20) angeordnet ist,

k. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zerhackerrad (12) hinsichtlich seiner Position unterhalb der Ausflußöffnung des Behälters (10) und

hinsichtlich seiner Drehgeschwindigkeit regulierbar iat.

5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadruch gekennzeichnet, daß durch die Welle (30) des Zerhackerrades (12) Kühlflüssigkeit über Rohrleitungen (32) und wasserdichte Hpplungselemente (31) zuführbar ist.

6, Vorrichtung nach einem.der Ansprüche 1 bis 5 , dadurch gekennzeichnet, daß das Zerhaekerrad (12) kreissägenzahnförmig ausgebildet ist, wobei jedoch die Ausschnitte zwischen den einezlen Zähnen seitlich nach auswärts gebogen sind,

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zerhaekerrad (12) durch zwei parallel und koaxial zueinander liegende Scheiben {kZ) gebildet ist und daß zwischen den beiden Seheiben (42) ein Ringzylinder (4-3) und herum angeordnete quadratische Zähne (4lt) vorgesehen sind.