DE2454145A1

DE2454145A1 - Verfahren und vorrichtung zum verspritzen von geschmolzenem material

Info

Publication number: DE2454145A1
Application number: DE19742454145
Authority: DE
Inventors: Johan Werner Frenken; Michael Hendrik Willems
Original assignee: Unie Van Kunstmestfabrieken BV
Current assignee: Unie Van Kunstmestfabrieken BV
Priority date: 1973-11-15
Filing date: 1974-11-14
Publication date: 1975-05-22
Also published as: NO137680C; IE40259B1; NO137680B; FR2251358A1; IE40259L; FR2251358B1; US3988398A; IT1023269B; JPS5080275A; NL7315642A; BE822113A; SU541422A3; NO744099L; GB1455965A

Description

Kennzeichen: 2644 »r. R, (Com s_C; , _. . ' V.^I:

UNIE VAN KUNSTMaSTFABRIEiCEN B.V., Utrecht/Niederlande Verfahren und vorrichtung zum Verspritzen von geschmolzenem

Material

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verspritzen von geschmolzenem Material mit dem Zweck, das Material in der Form von erstarrten Körnern aufzufangen, unter Anwendung eines rotationssymmetrischen Behälters, der um eine senkrechte Welle dreht und dessen hochstehende Wände mit Offnungen zum Verspritzen des geschmolzenen Materials versehen sind, wobei im Behälter ein mit Schaufeln versehenes Element angebracht ist, welches mit einer von der des Behälters abweichenden Drehzahl rotiert. Zur Herstellung von runden Körnern, etwa DUngemittelkörnern, auf die obenbeschriebene Weise wird eine Vorrichtung vom in der niederländischen Patentschrift Nr. 97454 beschriebenen Typ verwendet. Das geschmolzene Material wird in den rotierenden Behälter gebracht und durch die Sprtlhöffmangen verspritzt; die gebildeten Tropfen fallen von einer gewissen Höhe hinunter, kühlen dabei ab und erstarren zu festen runden körnern. Diese nennt man meistens 'Prills'. Die benutzte Vorrichtung wird als •Prilleimer' oder 'Prillkopf bezeichnet.. Diese Vorrichtung befindet sich im allgemeinen oben in einem zylindrischen Turnu Gemäss der bereits erwähnten niederländischen Patentschrift Nr. 97454 hat das mit Schaufeln versehene Element in der darin beschriebenen Vorrichtung die Punktion eines Kratzers, der während des Betriebs eine Krustbildung an der Innenwand des Prillkopfos verhindert; der Abstand zwischen dem Rand der Kratzer schaufeln und der Innenwand des Prillkopfes kann höchstens einige mm betragen.

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Die Üblichen bekannten Verfahren zur Herstellung von Prills befriedigen gut zur Verarbeitung von Substanzen, die in geschmolzenem Zustand hergestellt werden und eine nicht zu hohe und ziemlich konstante Viskosität haben, wie etwa Harnstoff. Wenn jedoch die zu verkörnernde Schmelze eine hohe und ausserdem eventuell schwankende Viskosität hat, bewähren sich die bekannten Verfahren weniger gut. Dies ist. namentlich bei den sogenannten NPK-DUngemitteln der Fall. Die unbefriedigende Wirkung lässt sich hauptsächlich hierdurch erklären, dass der durch die Zentrifugalkraft im rotierenden Prillkopf hervorgerufene ■ Unterschied im statischen Druck zwischen der Innenoberfläche der aus geschmolzener Masse bestehenden Schicht an der Innenwand und der Aussenseite des Behälters nicht ausreicht, um eine genugende Menge der viskosen Schmelze durch die SprUhöffnungen zu pressen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist nunmehr ein Verfahren, mit dessen Hilfe auch Material, das in Schmelzform eine hohe und eventuell stark veränderliche Viskosität aufweist, auf befriedigende Weise verarbeitet werden kann. Im Prinzip wäre dies möglich, wenn man die Schmelze dem Behälter unter erhöhtem Druck zuführen wUrde. Diese Methode verlangt jedoch eine Abdichtung, welche fUr das betreffende Material mit RUcksicht auf Tenperatur- und Korrosionsschwierigkeiten sowie das Auftreten von Krustbildung und Blockierung durch erstarrendes Material z.B. wenn die Vorrichtung ausser Betrieb gestellt wird, schwer zu verwirklichen ist.

Gemäss.der vorliegenden Erfindung wird eine einfache Lösung des vorgenannten Problems erhalten, wenn eine eingangs erwähnte Vorrichtung verwendet wird," bei der die Drehzahl des mit Schaufeln versehenen Elements, nachstehend als 'Pumpenschaufelrad¹ bezeichnet, wenigstens 1,5 mal so gross ist als die des Behälters.

Im Betrieb wird das Pumpenschaufelrad mit einer der Viskosität der Schmelze angepassten Drehzahl angetrieben, welche wesentlicht höher ist als die Drehzahl, mit der der Behälter angetrieben wird. Hierdurch wird der statische Druck der Schmelze im Behälter derart erhöht, dass eine ausrechende Materialmenge durch die SprUhöffnungen gepresst wird. Der erforderliche Drehzahlunterschied zwischen Behälter und Pumpenschaufelrad hängt von den Betriebsbedingungen ab; auf Wunsch kann die Drehzahl des Pumpenschaufelrads als Punktion der Viskosität automatisch so geregelt werden, dass eine konstante Ausbeute erzielt wird.

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Die Drehgeschwindigkeit des Behältern wird meistens zwischen 200 und 500 UpM, die des Pumpenschaufelrads zwischen 300 und 2000 UpM liegen. Der Abstand zwischen der Innenseite des Behälters und den Enden der Schaufeln des Pumpenschaufelrads ist nicht kritisch und kann innerhalb ziemlich weiter Grenzen variieren.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Verspritzen von geschmolzenem Material, welche aus einem rotationssymmetrischen Behälter besteht, der auf einer senkrechten Welle angebracht ist und mjt ihr rotieren kann, und dessen hochstehende Wände mit Offnungen zum Verspritzen des geschmolzenen Materials, versehen sind, wobei im Behälter ein mit Schaufeln versehenes Element auf einer mit der Antriebswelle des Behälters konzentrischen Hohlwelle angebracht ist.

Die Vorrichtung wird dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Wellen mit derart dimensionierten Antriebssystemen versehen sind, dass die Drehzahl der Welle des mit Schaufeln versehenen Elements, nachstehend 'Pumpenschaufelrad' genannt, im Betrieb zumindest 1,5 mal so gross ist als die Drehzahl der Behälterwelle, ferner die Drehzahl des Behälters zwischen und 500 UpM, und die Drehzahl des Pumpenschaufelrads zwischen 300 und 2000 UpM liegt. Die Zahl der Schaufeln des Pumpenschaufelrads beträgt vorzugsweise zumindest 3 und höchstens 12.

Die vorliegende Erfindung wird mit einem in der Zeichnung dargestellten, nicht einschränkenden Beispiel erläutert. Es Zeigen:

Abb. 1 einen schematischen Längsschnitt eines Prillkopfs für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens;

Abb. 2 einen schematischen Querschnitt gemäss II-II aus Abb. 1, und Abb. 3 ein Nomogramm, mit dessen Hilfe das Prinzip des Verfahrens erläutert wi rd. . .

Gemäss den Abb. 1 und 2 ist auf einer Antriebswelle 1 ein Behälter 2 befestigt, dessen hochstehende Wände mit Sprllhöffnungen 3 versehen sind. Auf dem Behälter 2 ist ein Deckel 4 angebracht. Im Behälter 2 und mit diesem koaxial befindet sich ein Pumpenschaufelräd, we'lches aus einer Zahl von Schaufeln 5 besteht, die, etwa mittels Schweissen, an einer Hohlwelle 6 befestigt sind, welche die Welle 1 mit einem gewissen Zwischenraum konzentrisch umschlicsst. Am Ende der Hohlwelle 6 ist eine zylindrische BUchse 7 befestigt, die mit der Welle 1 und der Hohlwelle 6 konzentrisch angeordnet ist und in der zwei Lager 8 und 9 angebracht sind, in denen die Welle 1 gelagert ist. Die

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BUchse 7 ist selber in zwei Lagern 10 und 11 gelagert, die in einer Büchse 12 eingeschlossen sind, welche an einer festen' StUtze 13 befestigt ist. Auf der Welle 1 ist eine Riemenscheibe 14, auf der BUchse 7 eine Riemenscheibe 15 befestigt; die beiden Riemenscheiben gehören zu Getrieben, mit denen die Welle 1 mit dem Behälter 2 und die Hohlwelle 6 mit den Schaufeln 5 unabhängig voneinander angetrieben werden können. Mit Hilfe eines ZufuhrmundstUcks 16, dessen Durchschnitt etwa die Form eines die Hohlwelle 6 umfassenden halben Ringes hat, kann die zu verarbeitende Schmelze dem Behalter 2 zugeführt werden; 17 bezeichnet eine Zufuhrleitung fUr die Schmelze. Gemäss der Zeichnung ist das Pumpenschaufelrad aus acht flachen radialen Schaufeln zusammengestellt; selbstverständlich können sowohl Anzahl als Form der Schaufeln variiert werden. Die Schaufeln können auch gekrümmt oder schraubenflUgelförmig ausgebildet ,sein; die günstigste Form soll anhand der zu erwartenden Betriebsbedingungen festgestellt werden.

Das Prinzip des vorliegenden Verfahrens wird anhand des in Abb. 3 wiedergegebenen Nomogramms erläutert, aus dem bei einer bestimmten Drehzahl des Behälters die Beziehung zwischen den nachstehenden Grossen hervorgeht. Es betrifft hier:

Q, die Menge der je Zeiteinheit zugefUhrten Schmelze T), die Viskosität der Schmelze

n, die Drehzahl des Pumpenschaufelrads, d, die Dicke der Schmelzeschicht an der Innenwand des Behälters,

d , die höchstmögliche Dicke der Schmelzeschicht an der Innenwand, max '

FUr das gute Funktionieren des Prillkopfs darf der Wert d den Wert

d nicht Überschreiten. Wenn bei einer bestimmten Dr.ehzahl des Behälters max

(z.B. 300 - 350 UpM) und einer Drehzahl des Pumpenschaufelrads η (z.B. 1000 UpM) die Durchsatzmenge zwischen Q und Q bei konstanter Viskosität

1 &

T) variiert, so schwankt.d zwischen d und d ; bei einer konstanten Durchsatzmenge Q₁ und einer veränderlichen Viskosität zwischen ''I und ¹L schwankt

J- JL ^ Cl

d zwischen d. und d„. Die Werte d., , d_ und d Überschreiten den Wert d

13 12 3 _ max

nicht. Wenn es jedoch eine Möglichkeit gibt, dass die Werte T) und Q zur

Δ Δ

gleichen Zeit auftreten, so wtlrde d Überschritten werden. Die Drehzahl

max

η des Pumpenschaufelrads muss dann auf η (z.B. 1500 UpM) erhöht werden, wodurch bei gleichzeitigem Auftreten von T] und Q d den Wert d erhält

Δ Δ 4

und unter d bleibt.

max

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Verspritzen von geschmolzenem Material mit dem Zweck, das Material in der Form von erstarrten Körnern aufzufangen, unter Anwendung eines rotationssymmetrischen Behälters (2), der um eine senkrechte Welle dreht und dessen hochstehende Wände mit Offnungen (3) zum Verspritzen des geschmolzenen Materials versehen sind, -wobei im BehUlter ein i.,j.t Schaufeln versehenes Element angebracht ist, das mit einer von der des Behälters abweichenden Drehzahl rotiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des mit Schaufeln (5) versehenen Elements, nachstehend 'Pumpenschaufelrad" genannt, zumindest 1,5 mal so gross ist als die des Behälters (2).

2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehgeschwindigkeit des Behälters (2) zwischen 200 und 500 UpM und die Drehgeschwindigkeit des Pumpenschaufelrads zwischen 300' und 2000 UpM liegt.

3. Vorrichtung zum Verspritzen von geschmolzenem Material, bestehend aus einem rotationssymmetrischen Behälter (2), der auf einer senkrechten Antriebswelle (1), befestigt ist und mit dieser.rotieren kann, und dessen hochstehende Wände mit Offnungen (3) zum Verspritzen des geschmolzenen Materials versehen sind, wobei im Behälter ein mit Schaufeln (5) versehenes Element auf einer mit der Antriebswelle (1) des Behälters konzentrischen Hohlwelle (6) angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Wellen (1 und 6) mit derart dimensionierten Antriebssystemen versehen sind, dass die Drehzahl der Welle (6) des mit Schaufeln versehenen Elements, nachstehend 'Pumpenschaufelrad' genannt, im Betrieb zumindest 1,5 mal so gross ist als die Drehzahl der Welle (1) des Behälters (2), die Drehzahl des Behälters im Betrieb zwischen 200 und 500 UpM und die Drehzahl des Pumpenschaufelrads zwischen 300 und 2000 UpM liegt, und dass das Pumpenschaufelrad mit mindestens 3 und höchstens 12 Schaufeln (5) versehen ist.

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