DE2527301B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von festen Teilchen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von festen Teilchen durch Auspressen einer mit einer Gasatmpsphäre beaufschlagten flüssigen oder viskosen Masse durch Düsen und Erstarrenlassen der an den Düsen austretenden Einzeivoiumina.

Das Pastillieren ist ein Verfahren, bei dem kontinuierlich flüssig oder viskos anfallende Massen in Einzelvolumina aufgeteilt und bei gleichzeitiger Bildung von Tropfen, Pastillen oder Granalien in die feste Phase überführt werden. Vorzugsweise handelt es sich um die Erstarrung flüssig oder viskos anfallender Schmelzen durch Kühlung. Diese Art des Pastillierens weist den Vorteil auf, daß das Endprodukt staubfrei ist, wodurch Luftverschmutzung, Staubvergiftungen und Staubexplosionen vermieden werden. Das Endprodukt ist rieselfähig und formstabil und läßt sich leicht fördern, dosieren und verpacken. Durch die gleichbleibende Form und das gleichbleibende Volumen ergibt das Endprodukt gleichbleibende und exakt definierte Löse- und Schmelzbedingungen in nachfolgenden Arbeitsgängen. Da bereits aus der flüssig oder viskos anfallenden Masse Einzelvolumina geformt werden, kann durch das Entfallen von Mahl-, Klassier- und Preßvorgängen Energie eingespart werden.

In der Fachliteratur wird darauf hingewiesen, daß dieses Verfahren der gleichmäßigen Tropfenbildung in schneller Folge auch Bestatidteil anderer Prozesse sein kann, wenn exakt definierte Flüssigkeitsvolumina in regelbarer Größe und Bildungsgeschwindigkeit in bestimmte Verfahrensabläufe einzuspeisen sind.

Es sind Tropf- und Pastilliervorrichtungen (GB-PS 10 55 267) bekanntgeworden, nach welchen aus einer Reihe von Düsen mittels eines hin- und hergehenden Kolbens oder einer hin- und hergehenden Nadel in einem gewissen Zeitraum eine bestimmte Menge der zu verarbeitenden Masse oder Flüssigkeit frei ausfließt oder ausgepreßt wird. Bei Flüssigkeiten mit niederer Viskosität fließt eine Menge der zu verarbeitenden Masse durch den statischen Druck während des Anhebens der Nadel durch die Düse frei aus. Um die Viskosität bei verschiedenen Produkten so weit zu senken, daß ein freies Ausfließen möglich wird, muß die aufzuteilende Masse auf höhere Temperaturen gebracht werden, was neben einer eventuellen Beeinträchtigung

ίο der Qualität der Masse durch die höhere Temperatur auch zu einer längeren Erstarrungszeit und damit einerseits zu Anlagen mit größeren Abmessungen oder aber andererseits zu geringeren Leistungen bei gleicher Anlagengröße führt.

is Es sind auch schon Vorrichtungen zur Herstellung von Granalien bekanntgeworden (DT-AS 12 95 531), bei denen der Ausfluß der Schmelze in eine zylinderförmig ausgebildete Düse erfolgt, wobei ein Kolben in diese Zylinderöffnung nachgedrückt wird, der über die Zuflußöffnungen zu dieser Düse geführt wird und dann das hinter den Zuflußöffnungen liegende Massevolumen herausdrückt und auf ein Kühlband befördert. Auch auf diese Weise werden Teilchen von exakter Größe gewonnen. Dieses Verfahren und diese Vorrichtung weisen aber ebenfalls den Nachteil auf, daß sie von der selbständigen Fließfähigkeit der auszupressenden Massen abhängig sind, die zunächst selbsttätig in die Düse eintreten muß. Das gleiche gilt für ähnlich arbeitende Vorrichtungen (DT-OS 19 41 460), wo ein Plunger in einer sich nach unten verengenden Düse hin- und hergeführt wird.

Bei Massen, welche eine höhere Viskosität aufweisen, oder welche bedingt durch ihren Molekülaufbau zu Fadenbildung neigen, ist die Zerlegung zur Tropfenform mittels einer Nadel am Düsenauslauf nicht möglich. Für diese Massen wird ein System angewandt, bei welchem ein Stempel mit einer aufgeschobenen Glocke das wesentliche Merkmal ist (DT-AS 11 98 793). Die Glocke arbeitet in Zusammenhang mit dem Stempel vor der Auslauföffnung der Düse mit der Wirkung von Kolben und Zylinder. Der Nachteil derartiger Vorrichtungen besteht darin, daß diese trotz aller Maßnahmen nur innerhalb bestimmter Viskositätsgrenzen anwendbar sind. Die große Zahl beweglicher Einzelteile bringt neben einem erhöhten Verschleiß auch den Nachteil relativ großer hin- und hergehender Massen mit sich.

Schließlich ist auch ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, (DT-PS 11 78 043) bei der eine Schmelze bis zu einem

so bestimmten Pegel in einer Wanne gehalten wird, die an ihrem unteren Ende eine Reihe von Düsen besitzt, in deren unmittelbarer Nachbarschaft zahnradartig ineinandergreifende Walzen angeordnet sind, die im bestimmten Rhythmus in der einen und der anderen Richtung bewegbar sind, so daß eine umsteuerbare Pumpe entsteht, die unmittelbar vor den Auslauföffnungen in der Schmelze Über- und Unterdrücke erzeugt. Die so ausgepreßten, zur Herstellung von Granalien stabförmigen Teilchen werden dann auf ein Kühlbad gegeben, wo sie in bekannter Weise erstarren. Dieses Verfahren weist den Nachteil auf, daß in der Schmelze selbst bewegte Teile enthalten sind, die zum Zwecke des Antriebes nach außen in einen Bereich herausgeführt werden müssen, in dem höhere Temperaturen herrschen und in dem eine möglichst gleichmäßige Erwärmung der Schmelze an allen Teilen gewünscht wird. Die Temperaturverteilung in der Schmelze kann dadurch nachteilig beeinflußt werden. Dazu kommt, daß die

Zahnradwalze selbst zur Vergleichmäßigung und Konstanthaltung der Temperatur zumindestens in der Anlaufphase selbst beheizt werden müssen, so daß eine relativ aufwendige Vorrichtung entsteht

Der vorliegenden Erfindung liegt d-e Aufgabe zugrunde, ein Verfahren dieser Art und eine entsprechende Vorrichtung vorzuschlagen, bei denen möglichst keine von außen anzutreibenden Teile im Bereich der Schmelze vorliegen, so daß eine einfacher zu steuernde und gleichmäßigere Temperierung der Schmelze möglich ist, so daß die bei den bekannten Methoden durch die Viskosität der Massen gesetzten Grenzen weiter gezogen werden können.

Die Erfindung besteht bei dem eingangs erwähnten Verfahren, bei der die flüssige oder viskose Masse mit einer Gasatmosphäre beaufschlagt ist, darin, daß die Gasatmosphäre wechselweise unter Über- oder Unterdruck gesetzt wird. Durch dieses Verfahren können die gewünschten Druckunterschiede an der Ablauföffnung erreicht werden, ohne daß im Bereich der Schmelze mechanische Teile vorgesehen sein müssen. Es genügt vielmehr, von außen her die Gasatmosphäre oberhalb der Schmelze zu beeinflussen.

Eine zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einer die Masse aufnehmenden Kammer besteht darin, daß die Kammer oberhalb des Massespiegels allseitig geschlossen ist und schließbare Anschlüsse für eine Druckleitung und eine Saugleitung aufweist Die Druckleitung und die Saugleitung können dabei ein gemeinsames zeitabhängig gesteuertes Umschaltventil besitzen, so daß der bauliche Aufwand verhältnismäßig gering gehalten werden kann. Bas Umschaltventil kann von einer schwenkbaren Klappe gebildet sein, die durch eine Steuernocke betätigbar ist, wobei zur Konstanthaltung der Füllhöhe in der Kammer eine den Massestand registrierende Vorrichtung vorgesehen ist, durch die ein Zuflußregelventil steuerbar ist. Durch diese Ausgestaltung kann auch die Höhe des jeweils in der Gasatmosphäre herrschenden Druckes eingehalten werden. «

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Es zeigt

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Tropf- und Pastilliervorrichtung in schematischer Darstellung und

F i g. 2 eine dieser Vorrichtung nachgeschaltete Bandkühlanlage.

Wesentliches Merkmal der Tropf- und Pastilliervorrichtung nach F i g. 1 ist die Kammer 4, an deren Boden sich Düsen 5 in beliebiger Form und Anordnung befinden. Die zu verarbeitende Masse M wird unter einem bestimmten Zulaufdruck/% über den Zulauf 1, das Absperrventil 2 und das Zuflußregelventil 3 der Kammer 4 zugeführt. Das Zuflußregelventil 3 wird über eine Füllhöhenmeßvorrichtung 14 so gesteuert, daß die Füllhöhe H in der Kammer 4 annähernd konstant gehalten werden kann.

Die Kammer 4 kann durch die Druckleitung 6 bzw. die Saugleitung 7 unter einen bestimmten Überdruck p\ oder einen bestimmten Unterdruck pi gesetzt werden. Eine entsprechende Steuervorrichtung, wie in der ω Zeichnung dargestellt die Steuerklappe 8, bewirkt, daß die Kammer 4 kontinuierlich abwechselnd unter Überdruck bzw. unter Unterdruck gesetzt wird. Die Bewegung der Steuerklappe 8 erfolgt gemäß F i g. 1 durch den Steuerhebel 9, welcher von einer umlaufenden Steuernocke 10 betätigt wird. Eine Feder 11 bewirkt den kraftschlüssigen Kontakt zwischen Steuerhebel und Steuernocke. Die Steuernocke wird vorzugsweise durch einen stufenlos regelbaren Elektromotor angetrieben.

Durch entsprechende Gestaltung der Steuernocke ist es möglich, die Wirkzeiten von Überdruck und Unterdruck in der Kammer entsprechend den Eigenschaften der zu verarbeitenden Masse M anzupassen. Durch eine geeignete Vorrichtung wird bei Betriebsunterbrechungen die Steuerklappe 8 so gestellt, daß die Kammer 4 unter Unterdruck pi gesetzt wird, wodurch ein unkontrolliertes Ausfließen der zu verarbeitenden Masse aus den Düsen 5 mit Sicherheit vermieden wird.

Die Steuernocke stellt nur eine der Möglichkeiten eines Antriebes der Steuerklappe dar. Es ist zum Beispiel ebenso eine pneumatische oder hydraulische Antriebsvorrichtung möglich.

Durch die kontinuierliche Wechselwirkung von Überdruck und Unterdruck an den Düsen wird der Massefluß in den Düsen unterbrochen und so die Masse M in Einzelvolumina zerlegt. Der Überdruck p\ richtet sich nach der Viskosität der zu verarbeitenden Masse, bzw. nach dem Düsenquerschnitt. Der Unterdruck pi wird vorzugsweise dem statischen Druck aus der Füllhöhe Hder zu verarbeitenden Masse entsprechen.

Der Überdruck bzw. der Unterdruck wird durch Manometer 12 bzw. Vakuummeter 13 kontrolliert.

Je nach der zu verarbeitenden Masse M, kann der Kammer 4 über die Druckleitung 6 ein bestimmtes Gas, wie zum Beispiel Stickstoff, zugeführt werden, und so eine Schutzatmosphäre in der Kammer aufgebaut werden.

Je nach der zu verarbeitenden Masse M, kann die Kammer 4 mit einer entsprechenden Mischvorrichtung ausgerüstet werden, so daß in der Kammer erst vor Formung der Einzelvolumina Zuschlagstoffe beigemengt werden können.

Die gesamte Tropf- und Pastilliervorrichtung wird vorzugsweise mit einer Beheizung 15 und einer Isolation 16 versehen sein, jedoch besteht auch die Möglichkeit, die Tropf- und Pastilliervorrichtung kühlbar auszuführen.

Eine Variation der Tropfengröße und Tropfenform kann je nach Viskosität der zu verarbeitenden Masse durch die Größe und die Wirkzeit des Überdruckes p,, sowie der Düsenform und Düsenquerschnittes erreicht werden. Die Düsen weisen vorzugsweise einen kreisrunden Querschnitt auf, können jedoch abgestimmt auf Masse und Pastillenform auch Querschnitte wie zum Beispiel Schlitzform, quadratische Form usw., aufweisen. Der Abstand der Düsen untereinander kann entsprechend den Eigenschaften der zu verarbeitenden Masse und der gewünschten Tropfen- bzw. Pastillenform frei festgelegt werden. Die Düsen werden vorzugsweise mit austauschbaren Einsätzen versehen sein.

Um die aus den Düsen 5 austretenden Einzelvolumina zu Pastillen zu formen, werden diese von der Auffangfläche 17 aufgenommen. Vorzugsweise wird es sich bei der Auffangfläche um eine Bandkühlanlage gemäß F i g. 2 handeln.

Die Tropf- und Pastilliervorrichtung 18 formt am Band 19 Pastillen, welche durch Besprühung des Bandes mittels einer Sprüheinrichtung 21 von unten mit Wasser oder Sole gekühlt werden. Ebenso kann in einem Tunnel 22 durch entsprechende Einrichtungen eine Verstärkung der Kühlwirkung bewerkstelligt werden.

Das Band wird über die Antriebsscheibe 23 und die Spannscheibe 24 umgelenkt, und weist eine Bandgeschwindigkeit ν auf. Der Bandantrieb 20 setzt das Band in Bewegung, während mittels eines Bandreinigers 25

noch anhaftende Pastillen vom Band entfernt werden.

Bei Umlenkung des Bandes, vorzugsweise eines Stahlbandes aus rostbeständigem Edelstahl, entsteht zwischen diesem und den noch haftenden Pastillen eine Scherspannung, welche normalerweise zur Ablösung der Pastillen vom Band führt. Die erstarrten Pastillen werden im Abwurf 26 gesammelt. Als Auffangfläche kann auch eine Walze verwendet werden.

Besonders zur Erzeugung von Granalien bzw. kugeligen Körpern kann die zu verarbeitende Masse in einen Luft- oder Gasstrom eingespeist werden, wo di( Überführung von der flüssigen oder viskosen in die fest« Phase durchgeführt wird.

Durch die sowohl in bezug auf Büdungsgeschwindig keit als auch in bezug auf Volumen steuerbar! Tropfenbildung kann das Pastillieren bei jeden Verfahren angewandt werden, in welchem exak definierte Flüssigkeitsvolumina einzuspeisen oder zi bilden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von festen Teilchen durch Auspressen einer mit einer Gasatmosphäre beaufschlagten flüssigen oder viskosen Masse durch Düsen und Erstarrenlassen der an den Düsen austretenden Einzelvolumina, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasatmosphäre wechselweise unter Über- und Unterdruck gesetzt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer die Masse aufnehmenden Kammer, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (4) oberhalb des Massespiegels allseits geschlossen ist und schließbare Anschlüsse für eine Druckleitung (6) und eine Saugleitung (7) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Druckleitung (6) und die Saugleitung (7) ein gemeinsames, zeitabhängig gesteuertes Umschaltventil vorgesehen ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil von einer schwenkbaren Klappe (8) gebildet ist, die durch eine Steuernocke (10) betätigbar ist

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Konstanthaltung der Füllhöhe in der Kammer (4) eine den Massestand registrierende Vorrichtung (14) vorgesehen ist, durch die ein Zuflußregelventil (3) steuerbar ist