DE3146156C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die speziell zum Verdichten von Submikron-Pulvermaterialien mit niedrigem Schüttgewicht geeignet ist, und die Verwendung dieser Vorrichtung.

Zahlreiche Handelsprodukte liegen so, wie sie ursprünglich erzeugt werden, in Form von leichten, flockigen und voluminösen Pulvern mit niedrigem Schüttgewicht vor. Beispiele solcher Materialien sind die sogenannten "hochdispersen" Metall- und Metalloidoxide, die durch Hochtemperatur-Dampfphasenoxidation oder Hydrolyse von Verbindungen der entsprechenden Metalle oder Metalloide hergestellt werden. Hierzu gehören auch die Ruße, die nach beliebigen bekannten Furnace-, Thermal-, Plasma- oder Channel-Verfahren hergestellt werden. Diese Pulvermaterialien werden normalerweise zunächst in Form von Submikron-Pulvern mit Schüttgewichten von weniger als etwa 25 kg/m³ abgeschieden. In diesem sehr leichten und voluminösen Zustand sind diese Pulvermaterialien kostspielig zu verpacken und zu versenden, da sie ein erhebliches Volumen pro Gewichtseinheit des Materials einnehmen. Ebenso ergeben sich beim Endverbraucher häufig Schwierigkeiten in ihrer Handhabung und/oder in ihrer Kompoundierung zu Fertigprodukt-Rezepturen, da Pulvermaterialien mit niedrigen Schüttgewichten, wenn sie nicht vorher verdichtet werden, dazu neigen, staubig zu sein, Austrittsöffnungen von Einfülltrichtern zu überbrücken, Düsen und Öffnungen zu verstopfen, unerwünschte Ansätze zu bilden und andere zahllose Schwierigkeiten in ihrer Förderung, Dosierung und Handhabung zu verursachen.

In dem Bemühen, diese Schwierigkeiten zu lösen, ist es allgemein üblich, Submikron-Pulvermaterialien mit niedrigen Schüttgewichten einer oder mehreren Verdichtungsbehandlungen vor ihrem Versand oder Gebrauch zu unterwerfen. Natürlich kann es beim Verdichten solcher Materialien notwendig sein, angemessene Vorsichtsmaßnahmen zu ergreifen, um eine nachteilige Veränderung ihrer erwünschten Eigenschaften zu verhindern. Beispielsweise ist es gewöhnlich wichtig, daß das Verdichten solcher Materialien, wie hochdisperse Siliciumdioxide und Ruße, in einer solchen Weise vorgenommen wird, daß die Dispergierbarkeit des verdichteten Pulverproduktes in der gewünschten Endproduktmischung oder -rezeptur nicht übermäßig nachteilig beeinträchtigt wird.

Ruße werden in großem Umfang als Verstärkerfüllstoffe in Naturkautschuk- und Synthesekautschukmischungen verwendet. Ruße finden ferner umfangreiche Anwendung als schwarze Pigmente in Anstrichfarben, Emaillefarben, Lacken und Thermoplasten. Bei diesen Anwendungen ist der Dispersionscharakter des Rußes natürlich häufig von größerer Bedeutung. Gelingt es nicht, gute und gleichmäßige Dispersionen von Rußen in diesen Endprodukten unter üblichen Mischbedingungen zu bilden, so können deren erwünschte Eigenschaften ernsthaft und nachteilig beeinflußt werden.

Hochdisperse Submikron-Siliciumdioxide finden weitgehend technische Anwendung als Verstärkerfüllstoffe für Polymerisate, insbesondere Siliconkautschuk, und als Verdickungs- oder Thixotropiermittel für verschiedene Flüssigkeiten, insbesondere Lackharze auf Basis von Polyestergelen und für Kohlenwasserstofföle. Ebenso wie die flockigen Ruße oder Fluffy-Ruße erweisen sich hochdisperse Siliciumdioxide im allgemeinen ebenfalls als staubige Materialien, die der elektrostatischen Aufladung unterliegen und schwierig zu handhaben, zu dosieren und zu fördern sind. Demgemäß ist es üblich, hochdisperse Siliciumdioxide vor dem Verpacken zum Versand durch eine Rüttelbehandlung in einem Zwischenbehälter zu verdichten. Eine etwas stärkere Verdichtung kann durch Einsacken im Vakuum erreicht werden. Wenn das hochdisperse Siliciumdioxid für die Verwendung als Verstärkerfüllstoff für Siliconkautschuk vorgesehen ist, kann es einer schärferen Verdichtungsbehandlung unterworfen werden. Grundsätzlich besteht die verwendete Vorrichtung aus einer Kammer, die zwei Walzen umschließt, die achsparallel und mit feststehendem Abstand zueinander gehalten werden, wodurch ein schmaler "Spalt" oder eine schmale Lücke dazwischen gebildet wird. Wenigstens eine der Walzen besteht aus einem gasdurchlässigen Werkstoff. Das Innere der Walze ist an eine Vakuumquelle angeschlossen. Das pulverförmige hochdisperse Siliciumdioxid wird der Kammer zugeführt, und die Walzen werden gegensinnig gedreht, wodurch das pulverförmige hochdisperse Siliciumdioxid im Spalt zwischen den Walzen eingeschlossen und die Luft daraus ausgetrieben wird. Inzwischen wird Vakuum in der Walze bzw. in den Walzen gebildet, die die poröse gasdurchlässige Oberfläche bzw. Oberflächen aufweist bzw. aufweisen, wodurch aus den Zwischenräumen der Siliciumdioxidteilchen während ihres Zusammenpressens im Spalt der Walzen kontinuierlich Luft abgesaugt wird. Das verdichtete Siliciumdioxid aus dieser Vorrichtung und deren Betrieb unterliegen ebenfalls gewissen Nachteilen. Meist ist die Dichte über den Querschnitt des Produktes ungleichmäßig, wobei die größte Dichte an der Oberfläche bzw. an den Oberflächen dieses Produktes nahe der Vakuumwalze bzw. den Vakuumwalzen erreicht wird, und die geringste Dichte tritt an der Stelle auf, die von der Vakuumwalze bzw. von den Vakuumwalzen am weitesten entfernt ist. Schließlich ist der Betrieb solcher Vorrichtungen wegen der Vakuumvorrichtungen verhältnismäßig kostspielig, insbesondere im großtechnischen Betrieb.

Aus FR-PS 4 90 179, insbesondere Fig. 3, und GB-PS 5 78 658 sind Doppelbandpressen für Pulver bekannt, die jedoch keine Stützrollen aufweisen. Aus DD-PS 29 187 und DD-PS 46 890 sind Verdichtungspressen für Holzspäne und dergleichen bekannt, wobei diese Pressen Stützrollen für die Bänder aufweisen.

Auch ist aus der DD-PS 43 981 bekannt, zum Verdichten von Ruß oder Kieselsäure Pressen zu benutzen, die zumindest ein endloses Preßband aufweisen, das durch Stützrollen abgestützt ist und das Material gegen eine unter Vakuum stehende Drehtrommel mit Filtertuch und Siebmantel preßt. Diese Pressen weisen eine Vielzahl von Verdichtungsstationen auf, die durch zwei parallele, einander gegenüberliegende Rollen gebildet werden.

Eine Doppelbandpresse für Pulver, die zugleich auch Stützrollen für die Bänder aufweist, ist Gegenstand der FR-PS 8 79 331. Hier sollen die "Bänder" gemäß Fig. 2 und 3 Plattenbänder mit Formmulden sein.

Keine der vorgenannten Vorrichtungen ist jedoch zum Zwecke der Volumenverminderung von leichtem, flockigem und voluminösem Submikron-Pulver geeignet. Insbesondere haben die technischen Lehren der FR-PS 4 90 179 (aus 1918) und GB-PS 5 78 658 (aus 1943) keinen Eingang in die Technik der Verdichtung der obengenannten Materialien gefunden. Bis in die jüngste Zeit bestand der tatsächlich praktizierte Stand der Technik darin, Walzen mit Luftabsaugung zu verwenden.

Erfindungsgemäß konnten jedoch die vorstehend genannten und andere Probleme, die mit der Verdichtung von voluminösen Submikron-Pulvermaterialien mit niedriger Schüttdichte verbunden sind, weitgehend gelöst werden.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine neue Vorrichtung und deren Verwendung zum Verdichten von leichten, flockigen und voluminösen Submikron-Pulvermaterialien mit niedrigem Schüttgewicht verfügbar zu machen, wobei die Vorrichtung zum Verdichten der Pulvermaterialien durch ihre wirksame Ausnutzung der Energie gekennzeichnet ist und die Gleichmäßigkeit des fertigen verdichteten Produktes verbessert ist.

Darunter ist zu verstehen: Eine hervorragende Gleichmäßigkeit der Dichte sowohl von Teilchen zu Teilchen oder Pellet zu Pellet als auch innerhalb der einzelnen Perlen oder Pellets selbst verfügbar zu machen.

Es ist insbesondere Aufgabe, eine solche Vorrichtung zum Verdichten von hochdispersen Siliciumdioxidpulvern mit Schüttdichten von nicht mehr als 25 kg/m³ zu schaffen, wobei die Schüttdichte des verdichteten Siliciumdioxidproduktes größer ist als 100 kg/m³ und keine wesentliche Verschlechterung seiner Verstärkungseigenschaften in Polymerisaten, insbesondere in Siliconkautschuken, erfährt.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausführungsformen sind den davon abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.

In ihrem weitesten Aspekt umfaßt die Vorrichtung gemäß der Erfindung eine Vielzahl von Trag- oder Stützrollen, die paarweise einander gegenüberstehend mit Abstand zueinander an beiden Seiten einer Symmetrieebene einer gemeinsamen Achse angeordnet sind. Jedes dieser Paare von mit Abstand zueinander angeordneten Rollen bildet eine Verdichtungsstation, die von anderen Rollenpaaren getrennt und mit Abstand angeordnet ist. Der Abstand zwischen den Rollen jedes Paares wird von Station zu Station fortlaufend kleiner. Zwei gasdurchlässige Endlosbänder sind einzeln jeweils über die Rollen auf der einen oder anderen Seite der gemeinsamen Achse gespannt und bilden gemeinsam eine allgemein konvergierende Verdichtungszone zwischen ihren einander gegenüberstehenden Flächen und werden spannweise im wesentlichen nur durch die Rollen gestützt. Die konvergierende Verdichtungszone ist beispielsweise mit Hilfe von Seitenplatten verschlossen, die mit dichtem Abschluß mit den Rändern der gasdurchlässigen Endlosbänder zusammenwirken. Für den Antrieb jedes gasdurchlässigen Endlosbandes in Richtung zum konvergierenden Ende der Verdichtungszone sind Antriebe vorgesehen, die mit gleichen Geschwindigkeiten laufen, wobei dieser Begriff auch leichte Abweichungen hiervon umfaßt. Zur Vorrichtung gehören Beschickungsvorrichtungen, die das zu verdichtende Pulvermaterial in das Beschickungsende der Verdichtungszone einführen und so betätigt werden, daß sie die Verdichtungszone während der Verdichtungsvorgänge vollständig gefüllt halten, wobei dieser Begriff auch leichte Abweichungen hiervon umfaßt.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Abbildungen weiter erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch und teilweise im Schnitt eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 wie Fig. 1 mit gewissen bevorzugten Ausführungsformen;

Fig. 3 zeigt schematisch im Schnitt eine Draufsicht auf die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung längs der Linien 2-2′ von Fig. 2;

Fig. 4 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer bevorzugten Stützrollenanordnung und ein typisches geeignetes Bandverlaufschema.

Die Vorrichtung umfaßt allgemein zwei einander gegenüber angeordnete, gasdurchlässige Endlosbänder 2 (a) und 2 (b), die an jeder Seite einer Symmetrieebene einer gemeinsamen Achse A-A′ einen solchen Abstand haben, daß sie zwischen sich eine allgemein konvergierende Verdichtungszone 1 bilden. Die gasdurchlässigen Endlosbänder 2 (a) und 2 (b) sind jeweils über eine Vielzahl von drehbar gelagerten Stützrollen 6 (a) und 6 (b) für die Bänder so geführt, daß die Endlosbänder beide an vielen Stellen spannweise im wesentlichen nur durch die Rollen längs der konvergierenden Zone 1 gestützt werden. Hierbei ist zu bemerken, daß mit Ausnahme der Abstände zwischen den letzten zwei oder drei mit Abstand zueinander angeordneten, einander gegenüberstehenden parallelen Paaren von Rollen 6 (a) bzw. 6 (b) die Anwesenheit etwaiger feststehender Stützglieder, die hinter den Endlosbändern 2 (a) und 2 (b) angeordnet sind, im übrigen vermieden ist. Der Grund hierfür liegt darin, daß diese feststehenden Stützglieder zwangsläufig ihre das Band stützenden Funktionen in einer Weise ausüben würden, die Reibung erzeugt, während die Endlosbänder 2 (a) und 2 (b) darüber laufen. Dort, wo die Berührungsfläche der feststehenden Stützen mit den Endlosbändern erheblich ist, können die zwischen ihnen erzeugten Reibungskräfte verhältnismäßig groß sein. Eine solche Anordnung von feststehenden Stützen würde nicht nur zum Verschleiß der Bänder beitragen, sondern auch eine große Unwirksamkeit hinsichtlich der zum Betreiben der Vorrichtung erforderlichen Energie darstellen. Bei der Konstruktion gemäß der Erfindung wird dagegen die Antriebsleistung der Antriebsmaschinen für den Antrieb der Bänder 2 (a) und 2 (b) wirksam ausgenutzt, und nur ein geringer Teil dieser Leistung braucht lediglich verwendet zu werden, um Gleitreibung der Endlosbänder gegen feststehende Stützglieder für die Endlosbänder zu überwinden. Die Stützrollen 6 (a) und 6 (b) sind als parallele, einander mit Abstand gegenüberstehende Paare angeordnet, wobei der Spalt zwischen den Rollen 6 (a) und 6 (b), die jedes dieser gegenüberstehenden Paare bilden, vom divergierenden Beschickungsende 300 der konvergierenden Verdichtungszone 1 zum konvergierenden Austragende 400 dieser Zone fortlaufend kleiner wird.

Da somit die Gesamtverdichtung des Pulvermaterials in der Vorrichtung gemäß der Erfindung tatsächlich eine Vielzahl von gesonderten und zunehmend stärkeren Verdichtungsstufen umfaßt, wird es allgemein vorgezogen, daß die Zahl der Stützrollenpaare wenigstens acht beträgt. Im Falle von Beschickungen von Submikron-Pulvermaterial mit niedrigen Schüttdichten, d. h., in der Größenordnung von 25 kg/m³ oder weniger, beträgt die Zahl der Stützrollenpaare vorzugsweise zehn. Der lineare Abstand längs der Symmetrieebene der gemeinsamen Achse A-A′ zwischen den gegenüberliegenden Paaren von Stützrollen 6 (a) und 6 (b) wird ebenfalls vom Beschickungs- Ende zum konvergierenden Ende der konvergierenden Zone 1 fortlaufend geringer. Diese fortlaufende Verringerung des linearen Abstands zwischen den benachbarten Paaren der Stützrollen 6(a) und 6(b) ergibt sich daraus, daß die Verdichtungsbeanspruchungen, denen die Endlosbänder 2 (a) und 2 (b) während des Betriebes der Vorrichtung unterworfen werden, mit dem Fortschreiten des Pulvermaterials durch die konvergierende Verdichtungszone 1 wesentlich größer werden und ihr Maximum unmittelbar vor dem Austragende 400 der Vorrichtungen haben. Umgekehrt werden die Anstiege der Verdichtungsbeanspruchung im allgemeinen durch das schnell sinkende Verhältnis des Gasvolumens zum Volumen der Feststoffteilchen im Pulvermaterial, das durch die konvergierende Verdichtungszone 1 fortschreitet, hervorgebracht. Hiermit ist gemeint, daß während des Durchgangs des Pulvermaterials durch eine "Verdichtungsstation" der Gasgehalt durch Ausdrücken durch die gasdurchlässigen Endlosbänder 2 (a) und 2 (b) verringert wird. Jedes folgende Stützrollenpaar erhält somit eine Pulverbeschickung mit verringertem Gasvolumen und erhöhter Feststoffteilchendichte relativ zu dem vorherigen. Natürlich sind für jedes Stützrollenpaar mit gegebener Spaltweite die Verdichtungsbeanspruchungen, die auf die Endlosbänder und ihre Stützrollen zur Einwirkung kommen, um so größer, je kleiner das Verhältnis von Gas zu Feststoffteilchen in dem ihr zugeführten Pulvermaterial ist. Es ist somit zweckmäßig, daß diese Verdichtungskräfte verhältnismäßig gleichmäßig über die gesamte Vorrichtung verteilt werden, und dies wird dadurch begünstigt, daß der Abstand der Stützrollen zunehmend verkleinert wird. Ebenso ist es vorteilhaft, daß die Verkleinerung des Spaltes zwischen gegenüberstehenden Rollen 6 (a) und 6 (b) jedes Stützrollenpaares so begrenzt wird, daß diese Verkleinerung nicht größer ist als etwa 25% des Abstandes des vorhergehenden Stützrollenpaares. Für die Zwecke der Erfindung bezieht sich der hier gebrauchte Ausdruck "Spalt" auf die kleinste Dimension zwischen den Umfangsflächen eines Paares von Stützrollen.

Bei der Behandlung von extrem leichten, voluminösen Submikron-Pulvermaterialien, z. B. hochdispersen Siliciumdioxiden oder Rußen mit Schüttdichten von weniger als 25 kg/m³, ist es wichtig, daß der durch die konvergierende Verdichtungszone 1 eingeschlossene Winkel R nicht übermäßig groß ist, da sonst kommerziell interessante Verdichtungsraten normalerweise ohne Gefahr einer nachteiligen Druckluftbildung (pneumatic build-up) innerhalb des die konvergierende Verdichtungszone durchlaufenden, in der Verdichtung befindlichen Pulvermaterials nicht erreichbar sind. Diese Druckluftbildung kann bei hohen Bandgeschwindigkeiten und Verdichtungsraten in einem solchen Maß auftreten, daß ein Rückfluß wenigstens eines Teils des Pulvermaterials in Richtung zum Beschickungsende 300 der konvergierenden Verdichtungszone 1 verursacht wird, wodurch die Verdichtungswirkung und -gleichmäßigkeit nachteilig beeinflußt werden. Diese Erscheinung tritt auf, wenn die Verdichtungsrate oder der Durchsatz der Apparatur das Gashandhabungsvermögen der verwendeten gasdurchlässigen Endlosbänder 2 (a) und 2 (b) überschreitet. Mit anderen Worten, die zwischen den Teilchen des in der Verdichtung begriffenen Pulvermaterials vorhandenen Gase können durch die gasdurchlässigen Endlosbänder 2 (a) und 2 (b) nicht schnell genug hinausgepreßt werden. Dieses Problem kann jedoch weitgehend ausgeschaltet oder zumindest sehr stark reduziert werden, wenn der eingeschlossene Konvergenzwinkel R der Zone 1, gerechnet sowohl über ihre Gesamtlänge als auch zwischen zwei beliebigen benachbarten Stützrollenpaaren, auf nicht mehr als 10° begrenzt wird. Ferner werden durch die Begrenzung des Konvergenzwinkels der Zone 1 in dieser Weise die Zugbeanspruchungen, denen die angetriebenen gasdurchlässigen Endlosbänder 2 (a) und 2 (b) ausgesetzt werden, minimal gehalten, und die auf das Pulvermaterial zur Einwirkung kommenden Verdichtungskräfte werden stärker in einen Zustand ebener Deformation ausgerichtet. Diese Faktoren sind vom Standpunkt der Lebensdauer der Endlosbänder 2 (a) und 2 (b) und der zu ihrem Antrieb erforderlichen Leistung und vom Standpunkt des Verdichtungwirkungsgrades erwünscht.

Es ist natürlich ferner erforderlich, daß Abschluß- oder Abdichtungsteile vorgesehen werden, durch die ein Auslaufen des Pulvermaterials aus der Verdichtungszone 1 vermieden wird. Die Einzelheiten eines allgemein geeigneten Abschlußteils sind in Fig. 3 dargestellt. Wie in Fig. 3 gezeigt, sind die Stützrollen 6 (a) und 6 (b) zwischen den inneren, sich gegenüberliegenden Flanschen 7 (a) und 7 (b) der H-Rahmenteile 8 (a) und 8 (b) in einer solchen Weise drehbar gelagert, daß die Umfangsflächen der Rollen 6 (a) und 6 (b) über die Randräume 9 (a) und 9 (b) der Flansche 7 (a) und 7 (b) hinaus freiliegen. Die Breite der gasdurchlässigen Endlosbänder 2 (a) und 2 (b) ist etwas größer als die Abstände der Rollen 6 (a) und 6 (b) , so daß sich freie Ränder 10 (a) und 10 (b) der Bänder 2 (a) und 2 (b) ergeben und über die Enden der Rollen 6 (a) und 6 (b) hinausragen. Reibungsstreifen 11 (a) und 11 (b), die sich durchgehend über die gesamte Länge der Verdichtungszone 1 erstrecken, sind an den Kantenräumen 9 (a) und 9 (b) der Flansche 7 (a) und 7 (b) der Rahmenteile 8 (a) und 8 (b) befestigt. Diese Reibungsstreifen 11 (a) und 11 (b) bestehen aus einem harten, glatten Werkstoff mit geringer Reibung, z. B. Polyethylen von hoher Dichte, und haben eine solche Dicke, daß sie den Spalt oder Spielraum zwischen jedem der Randräume 9 (a) und 9 (b) und den freien Rändern 10 (a) und 10 (b) der Bänder 2 (a) und 2 (b) ausfüllen. Durch diese Konstruktion wird daher ein dichter Abschluß zwischen den Bändern 2 (a) und 2 (b) und den Reibungsstreifen 11 (a) und 11 (b) gebildet. Die Abschlußanordnung für die Verdichtungszone wird durch zwei Seitenplatten 12 vervollständigt, die an die Außenflächen der Flansche 7 (a) und 7 (b) angrenzen.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung wird jedes Endlosband 2 (a) und 2 (b) durch eine Antriebsmaschine 15 so angetrieben, daß die gegenüberliegenden Bandoberflächen 3 (a) und 3 (b) mit im wesentlichen gleichen Geschwindigkeiten in Richtung zum Austragende 400 der Verdichtungszone 1 bewegt werden. Dies kann beispielsweise durch ein Getriebe 16 zwischen der Kraftabgabewelle 17 der Antriebsmaschine 15 und den Antriebswellen 18 (a) und 18 (b) der Antriebsrollen 19 (a) und 19 (b) erreicht werden. Viele alternative Anordnungen einschließlich der Verwendung von zwei synchronisierten direkten Antriebsmaschinen, von denen jede eines der beiden gasdurchlässigen Endlosbänder 2 (a) und 2 (b) antreibt, sind für den Fachmann als offensichtlich gleichwertige Mechanismen naheliegend.

Die gasdurchlässigen Endlosbänder 2 (a) und 2 (b) können aus jedem geeigneten textilen Material bestehen, das ausreichende Durchlässigkeit für die Gasströmung hat, jedoch genügend undurchlässig für das zu verdichtende Pulvermaterial ist. Ferner erfordern die Werkstoffe für die Endlosbänder 2 (a) und 2 (b) eine ausreichende Festigkeit und Haltbarkeit für die Verwendung als angetriebene Elemente unter starken Belastungen. Solche gasdurchlässigen Bandwerkstoffe sind bekannt. In Frage kommen beispielsweise in geeigneter Weise verstärkte Baumwoll- oder Baumwoll-Polyester-Gewebe. Unter Berücksichtigung der vorstehenden Erwägungen kann der Fachmann geeignete Bandwerkstoffe auf der Grundlage des jeweils zu verdichtenden Pulvermaterials, des Ausmaßes der gewünschten Verdichtungsbehandlung und der mit dem Durchsatz zusammenhängenden Konstruktionsparameter der Vorrichtung auswählen.

Damit die Gleichmäßigkeit der durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung erreichten Verdichtung maximiert wird, ist es wichtig, daß die Vorrichtung mit einer Beschickungsvorrichtung versehen wird, durch die die Verdichtungszone 1 während des Betriebes im wesentlichen vollständig gefüllt gehalten wird. Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung hat diese Beschickungsvorrichtung die Form eines trogförmigen Schüttelzuführers 52, dessen Schütteltrog 53 selbst aus einem Pulvervorratsbunker 54 beschickt wird. Die Regelung des Durchsatzes des Pulvers, das dem Beschickungsende der Verdichtungszone 1 unter Verwendung einer Beschickungsvorrichtung dieses Typs zugeführt wird, kann gewöhnlich durch Regelung der Frequenz und Amplitude der Schwingung des Troges 53 und/oder durch Einstellung des Neigungswinkels des Troges 53 erfolgen. Für zahlreiche Pulver von Interesse erweist sich eine verhältnismäßig einfache Beschickungsvorrichtung, die von der Verdichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung getrennt und gesondert, aber mit dieser verbunden ist, wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, als geeignet, um die Verdichtungszone 1 im wesentlichen vollständig gefüllt zu halten. Bei Submikron-Pulverbeschickungen von geringer Schüttdichte kann es sich jedoch als schwierig erweisen, Beschickungsvorrichtungen, die auf dem Gebiet der Pulverförderung üblich sind, z. B. Schneckenförderer, Fülltrichter mit Materialzuführung durch das Gefälle oder Schüttelzuführer, so zu betreiben, daß ein gleichmäßiger Beschickungsdurchsatz zur Verdichtungszone 1 erreicht wird. In Fig. 2 und Fig. 4 ist eine Anordnung dargestellt, durch die die Förderung von Submikron-Pulvermaterialien von niedriger Schüttdichte in eine Verdichtungszone 1 in einer solchen Weise, daß die Aufrechterhaltung einer vollständigen Füllung der Zone gewährleistet ist, erleichtert wird. Eine Betrachtung insbesondere von Fig. 2 zeigt zunächst, daß die Verdichtungsvorrichtung der Erfindung so ausgerichtet ist, daß sich die konvergierende Zone 1 in einer im wesentlichen senkrechten Lage befindet, wobei sich ihr divergierendes Beschickungsende 300 an der höchsten Stelle befindet. Eine solche, im wesentlichen senkrechte Ausrichtung der Verdichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist von vornherein insofern günstig, als sie den Vorteil der Schwerkraft für die Förderung des Pulvermaterials in die Verdichtungszone 1 und für die Aufrechterhaltung eines im wesentlichen vollständig gefüllten Zustandes der Zone ausnutzt. Unmittelbar über dem Beschickungsende 300 der Verdichtungszone 1 und zusammenhängend mit dieser schließt sich eine relativ weiter konvergierende Beschickungszone 200 an, die durch die Fortsetzung der beiden Endlosbänder 2 (a) und 2 (b) auf im wesentlichen gleiche, aber im wesentlichen größere Längen, als sie sonst notwendig sind, um die Verdichtungszone 1 zu bilden, gebildet wird. Der Boden der Beschickungszone 200 wird ferner als Beschickungsende 300 der Verdichtungszone 1 angesehen und wird durch das oberste Paar von einander gegenüberliegenden Stützrollen 6 (a) und 6 (b) der Verdichtungszone 1 gebildet. Die Beschickungsöffnung 100 der Beschickungszone 200 wird andererseits durch ein Paar gegenüberliegender Leerlauf- oder Umlenkrollen 57 (a) und 57 (b) gebildet, die einen wesentlich größeren Abstand haben als die obersten Rollenpaare 6 (a) und 6 (b) und außerdem über dem obersten Paar der Rollen 6 (a) und 6 (b) einen solchen linearen Abstand aufweisen, daß sie eine konvergierende Beschickungszone 200 bilden, die einen eingeschlossenen Winkel Φ bilden, der wesentlich größer ist als der Winkel R. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung sind gasdurchlässige Endlosbänder 2 (a) und 2 (b), wie am besten in Fig. 4 dargestellt, allgemein über ihre jeweiligen Antriebsrollen 19 (a) und 19 (b), die Stützrollen 6 (a) und 6 (b) und die Leerlauf- oder Umlenkrollen 57 (a) und 57 (b) geführt, wodurch die verhältnismäßig weit konvergierende Speisezone 200 gebildet wird, die mit der wesentlich enger konvergierenden Verdichtungszone 1 zusammenhängt und die letztere beschickt. Da die Hauptaufgaben der Beschickungszone 200 darin bestehen, das zugeführte Pulvermaterial einer teilweisen Vorentgasung zu unterwerfen und es in die Verdichtungszone 1 aufzugeben, sind die Kräfte, die auf die gasdurchlässigen Bänder 2 (a) und 2 (b) in der Beschickungszone 200 einwirken, normalerweise relativ sehr gering. Daher erweist es sich gewöhnlich als unnötig, diese Bänder mit zusätzlichen, den Abstand überbrückenden Stützrollen innerhalb der Zone 200 zu versehen, obwohl, falls gewünscht, solche Stützrollen vorgesehen werden können.

Die Anwesenheit einer solchen weit konvergierenden Beschickungszone 200 verringert erheblich die Mühe der Aufrechterhaltung einer im wesentlichen vollständigen Füllung der engeren konvergierenden Verdichtungszone 1, besonders wenn extrem leichte und flockige Submikron- Pulvermaterialbeschickungen mit Schüttdichten von nicht mehr als etwa 25 kg/m³ zu verdichten sind. Die Beschickungszone 200 verringert die Folgen einer geringfügigen Überbrückung der Pulverbeschickungsvorrichtungen und anderer vorübergehender Verstopfungen oder Störungen des Flusses des Pulvermaterials in die Verdichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung und trägt somit dazu bei, die für gute Gleichmäßigkeit des verdichteten Produktes wesentliche, praktisch vollständige Füllung der Verdichtungszone 1 aufrechtzuerhalten. Zur Aufrechterhaltung dieser im wesentlichen vollständigen Füllung der Verdichtungszone 1 unter Verwendung der in Fig. 2 bzw. 4 dargestellten Apparatur ist es lediglich notwendig, den Fluß des Pulvermaterials aus der Beschickungsvorrichtung in die Beschickungsöffnung 100 der Beschickungszone 200 in einem solchen Maß zu regeln, daß wenigstens eine gewisse Füllung dieser Zone aufrechterhalten wird, aber nicht die strengere und schwieriger erreichbare Anforderung der Aufrechterhaltung einer im wesentlichen vollständigen Füllung dieser Zone erforderlich ist.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung liegt in der Anordnung von Bauteilen, durch die die Verdichtungskräfte, die durch wenigstens die letzten Stützrollenpaare der Vorrichtung zur Einwirkung gebracht werden, trotz etwaiger Änderungen, die in der Schüttdichte des zugeführten Pulvermaterials auftreten können, aufrechterhalten werden. Dies kann wiederum durch eine als Reaktion auf solche Änderungen eintretende Einstellung der Spaltbreite während des Betriebes erreicht werden, wobei das "Spaltverhältnis" für die Zwecke der Erfindung definiert wird als der zahlenmäßige Quotient des Spaltes zwischen dem den größten Abstand aufweisenden Paar von Stützrollen 6 (a) und 6 (b) der Verdichtungszone 1, geteilt durch den Spalt zwischen dem den engsten Abstand aufweisenden Paar von Stützrollen am Austragende 400 dieser Zone. Die Gesamtverdichtung einer eingesetzten Pulverbeschickung mit konstanter Schüttdichte hängt zum größeren Teil vom vorstehend genannten Spaltverhältnis ab. Bei einer Submikron-Pulvermaterialbeschickung ist es jedoch häufig der Fall, daß die Schüttdichte des der Verdichtungsvorrichtung zugeführten Materials in Wirklichkeit nicht gleichmäßig ist. Unter diesen Umständen führt die Aufrechterhaltung eines konstanten Spaltverhältnisses während der Arbeitsgänge der Verdichtung im allgemeinen zu einem verdichteten Produkt, dessen Schüttdichte als Reaktion auf Änderungen der Schüttdichte des eingesetzten Ausgangspulvermaterials schwankt. Zur Lösung dieses Problems werden für die Vorrichtung gemäß der Erfindung Bauteile stark bevorzugt, durch die das Spaltverhältnis als Reaktion auf Änderungen der Schüttdichte der Pulvermaterialbeschickung verändert und eingestellt werden kann, wodurch sichergestellt wird, daß die Gesamtverdichtungskräfte, die auf das zu verdichtende Pulvermaterial zur Einwirkung gebracht werden, im wesentlichen verhältnismäßig konstant gehalten werden. Dies führt natürlich zu einem verdichteten Pulverprodukt mit verbesserter Gleichmäßigkeit gegenüber einem ähnlichen verdichteten Produkt, bei dem das Spaltverhältnis der Apparatur feststeht. Fig. 2 und 3 zeigen eine geeignete Anordnung, durch die diese Einstellung des Spaltverhältnisses erfolgen kann. Hierbei sind die Rahmenteile 8 (b), die sämtliche Stützrollen 6 (b) tragen, starr jeweils an den damit in Verbindung stehenden beiden Seitenplatten 12 beispielsweise mit Hilfe mehrerer Befestigungsglieder 40 befestigt. Andererseits sind die Rahmenteile 8 (a), die sämtliche Stützrollen 6 (a) tragen, schwenkbar und drehbar an den beiden Seitenplatten 12 um die Stützrolle 6 (a) gelagert, die am Beschickungsende 300 der Verdichtungszone 1 liegt, wodurch es den Rahmenteilen 8 (a) möglich ist, zwischen den Seitenplatten 12 hin- und herzuschwenken, wodurch Einstellungen des Spaltes zwischen den Rollenpaaren 6 (a) und 6 (b) am Austragende 400 ermöglicht werden, während der Spalt an dem Rollenpaar 6 (a) und 6 (b) am Beschickungsende 300 konstant gehalten wird. Ferner ist in diesem Zusammenhang die Antriebswelle 18 (a) der Antriebsrolle 19 (a) durch (nicht dargestellte) Schlitze geführt, die in jeder Seitenplatte 12 vorgesehen sind. Die verlängerten Teile der Welle 18 (a) sind in den Seitenarmen 20 eines Jochs 22 drehbar gelagert. Bauteile, die eine konstante Kraft ausüben, z. B. zwei Hydraulikzylinder 30, sind mit gleichem Abstand zu jeder Seite der Mittellinie der Rückseite der Anordnung aus starrem Rahmenteil 8 (b)/Seitenplatte 12 befestigt. Die Arbeitsenden der Kolbenstangen 31 der Hydraulikzylinder sind mit Zapfen in den Spalten 24 des querverlaufenden Jochs 23 befestigt. Im Betrieb wird hydraulischer Druck in gleichem Maß auf die Zylinder 30 ausgeübt, wodurch die Kolbenstangen 31 der Zylinder mit gleicher Kraft in Richtung zum oberen Ende der Abbildung geführt werden und ihre jeweiligen Kräfte über das Joch 22 und die Welle 18 (a) auf den unteren Teil des schwenkbar befestigten Rahmenteils 8 (a) übertragen. Durch diesen Vorgang wird natürlich die Stützrolle 6 (a) bzw. werden die Stützrollen 6 (a) nahe dem Austragende 400 in den geschlossenen Zustand mit ihrer bzw. mit ihren entsprechenden, gegenüberliegenden Rollen 6 (b) gedrückt. Durch das die Vorrichtung durchlaufende zu verdichtende Pulvermaterial wird der Spalt zwischen den Rollenpaaren, die das Austragende 400 bilden, normalerweise nicht vollständig geschlossen, sondern statt dessen unter dem Druck der betätigten Hydraulikzylinder 30 ständig so verändert oder eingestellt, daß wenigstens konstante Verdichtungskräfte auf das Pulvermaterial, das die untersten Stützrollenpaare durchläuft, zur Einwirkung kommen. Wenn Dichte und Durchflußmenge des durchlaufenden Pulvermaterials konstant sind, stellt sich der Spalt der letzten Stützrollenpaare ebenfalls auf eine im wesentlichen gleichbleibende Weite ein, wodurch auch das vorstehend genannte Spaltverhältnis im wesentlichen konstant wird. Wenn jedoch die Schüttdichte der der Vorrichtung zugeführten Pulvermaterialbeschickung oder deren Durchflußmenge Schwankungen unterliegt, stellen der Spalt und das Spaltverhältnis, die hierauf ansprechen, sich selbst darauf ein, wodurch die Konstanz der darauf einwirkenden Verdichtungskräfte bewahrt und ein verdichtetes Produkt mit verbesserter Gleichmäßigkeit gebildet wird. Es leuchtet ein, daß die vorstehend beschriebene Anordnung zur Einstellung des Spaltverhältnisses nicht die in Fig. 2 und 3 dargestellten speziellen Formen annehmen muß, sondern daß zahlreiche Änderungen und Modifikationen dieser Anordnung möglich sind.

Beispielsweise können geeignete alternative Bauteile zur Ausübung einer konstanten Kraft auch die Form von pneumatischen Kolben, Gegengewichten, Federn, elektromechanischen Regelungen u. dgl. annehmen, d. h., es müssen nicht die speziell dargestellten Hydraulikzylinder verwendet werden. Ferner können an Stelle der speziell dargestellten und beschriebenen geeigneten Anordnungen der Rahmenteile und Seitenplatten auch andere Anordnungen verwendet werden, durch die eine Einstellung des Spaltverhältnisses vorgenommen werden kann.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung liegt in der Anordnung einer divergierenden Freigabezone 500, die mit dem Austragende 400 zusammenhängt und mit dieser in Verbindung steht. Diese Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig. 1, 2 und 4 dargestellt. Diese Abbildungen zeigen, daß unmittelbar anschließend an das letzte Paar von Stützrollen 6 (a) und 6 (b), die das Austragende 400 bilden, jedes der gasdurchlässigen Endlosbänder 2 (a) und 2 (b) verlängert und in scharf divergierenden Winkeln bis unter das Austragende 400 geführt und dann um mit weiterem Abstand zueinander angeordneten Antriebsrollen 19 (a) und 19 (b) geführt sind, wodurch die integrale Freigabezone 500 gebildet wird. Die Anwesenheit dieser divergierenden Freigabezone 500 trägt zur Abtrennung des verdichteten Pulverproduktes von den einander gegenüberliegenden Oberflächen 3 (a) und 3 (b) der gasdurchlässigen Endlosbänder 2 (a) und 2 (b) bei. Ferner kann es sich in dieser Hinsicht außerdem als hilfreich erweisen, zusätzlich Abstreifmesser 501 (a) und 501 (b) vorzusehen, die sich durch den Raum zwischen den Seitenplatten 12 erstrecken und in Wirkverbindung mit den Bandoberflächen 3 (a) und 3 (b), die über die Antriebsrollen 19 (a) und 19 (b) laufen, befestigt sind. Diese Abstreifmesser 501 (a) und 501 (b) dienen dazu, kontinuierlich angesetztes verdichtetes Pulverprodukt von den Oberflächen 3 (a) und 3 (b) der Bänder 2 (a) und 2 (b) zu entfernen.

Noch eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung liegt in der Anordnung von im wesentlichen gleichen Spaltweiten in den zwei oder drei letzten aufeinanderfolgenden Stützrollenpaaren der Verdichtungszone 1. Wenn das Pulvermaterial Durchgängen nacheinander durch zwei oder mehrere mit gleichem, aber minimalem Abstand angeordneten Stützrollenpaaren unterworfen wird, wird die Schüttdichte des verdichteten Produktes maximiert. Demgemäß sind bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform der Erfindung die Abstände oder Spalte zwischen den letzten beiden Paaren der Rollen 6 (a) und 6 (b) im wesentlichen gleich. Hierdurch wird der praktische Effekt erzielt, daß das die konvergierende Zone 1 durchlaufende Pulvermaterial zwei Durchgängen durch die abschließenden, mit minimalem Spalt versehenen Stützrollenpaare unterworfen wird. In vorteilhafter Weise sind auch die gasdurchlässigen Endlosbänder 2 (a) und 2 (b) im wesentlichen kontinuierlich spannweise über ihre jeweiligen Durchgänge zwischen den abschließenden, mit gleichem Spalt versehenen Stützrollenpaare abgestützt. Dies kann erreicht werden durch Anordnung von glatten, steifen Stützgliedern 36 (a) und 36 (b), die spannweise ausgerichtet sind und die Zwischenräume zwischen den innersten Umfangsflächen der Rollen 6 (a) und der Rollen 6 (b) der mit gleichem Abstand angeordneten abschließenden Stützrollenpaare im wesentlichen ausfüllen, wodurch in Zusammenarbeit mit den genannten Stützrollen im wesentlichen durchgehende spannweise Stützflächen für die Endlosbänder 2 (a) und 2 (b) bei ihrem Lauf durch die genannten abschließenden Stützrollenpaare geschaffen werden. Diese Stützglieder 36 (a) und 36 (b) haben die Wirkung, daß sie Polster- oder Kissenbildung (pillowing) der gasdurchlässigen Bänder 2 (a) und 2 (b) verhindern.

Versuche zeigten, daß die erfindungsgemäßen Verdichtungsbehandlungen flockigen Siliciumdioxids von etwa 37 kg/m³ Schüttgewicht auf 189 kg/m³ trotz der Tatsache, daß die sehr starke Behandlung die Schüttdichte um einen Faktor von etwa 5 erhöhte, nur einen geringen oder keinen Einfluß auf die Dispergierbarkeit der als Produkt erhaltenen Siliciumdioxide unter üblichen Bedingungen der Herstellung von Siliconkautschukmischungen hatte.

Claims (14)

1. Verdichtungsvorrichtung zum Zweck der Volumenverminderung von leichtem, flockigem und voluminösem Submikron-Pulver mit

• a) zwei gasdurchlässigen, eine konvergierende Verdichtungszone (1) bildenden Endlosbändern (2 (a), 2 (b)), die entlang einer gemeinsamen Symmetrieebene (A-A′) jeweils über paarweise gegenüberliegende Stützrollen (6 (a), 6 (b)) geführt und spannweise gestützt werden, wobei
• b) der Abstand der Stützrollenpaare entlang der gemeinsamen Symmetrieebene (A-A′) vom Beschickungsende (300) der Verdichtungszone (1) zum Austragende (400) fortlaufend geringer wird,
• c) Abschluß- oder Abdichtungseinrichtungen (11 (a), 11 (b), 12), die die Verdichtungszone (1) zur Verhinderung des Entweichens und Auslaufens von Pulvermaterial seitlich verschließen,
• d) Antriebseinrichtungen (15, 16, 17) zum Antrieb der Endlosbänder (2 (a), 2 (b)) mit gleichen Geschwindigkeiten in Richtung des Austragendes (400) und
• e) einer Beschickungsvorrichtung (52, 53) zum Zuführen von Pulvermaterial in das Beschickungsende (300) der Verdichtungszone (1), die vollständig gefüllt gehalten wird.

2. Verdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Stützrollen (6 (a), 6 (b)) entlang der Symmetrieebene mindestens acht beträgt.

3. Verdichtungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eingeschlossene Konvergenzwinkel R der Verdichtungszone (1) nicht größer als 10° ist.

4. Verdichtungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtungszone (1) senkrecht ausgerichtet ist, wobei ihr Beschickungsende (300) an der obersten Stelle liegt.

5. Verdichtungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine der Verdichtungszone vorgelagerte, konvergierende Beschickungszone (200), die mit dem Beschickungsende (300) der Verdichtungszone (1) verbunden ist, wobei der Konvergenzwinkel R der Beschickungszone (200) wesentlich größer ist als der Konvergenzwinkel R der Verdichtungszone (1).

6. Verdichtungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickungszone (200) durch Verlängerungen der gasdurchlässigen Endlosbänder (2 (a), 2 (b)) bis über das Beschickungsende (300) der Verdichtungszone (1) hinaus gebildet ist, wobei jede Bandverlängerung über eine Umlenkrolle (57 (a), 57 (b)) geführt ist, die im Abstand zu der Symmetrieebene der gemeinsamen Achse (A-A′) und oberhalb der obersten Stützrollen (6 (a), 6 (b)) angeordnet ist.

7. Verdichtungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine divergierende Freigabezone (500), die mit dem Austragende (400) der Verdichtungszone (1) verbunden ist.

8. Verdichtungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Freigabezone (500) durch Verlängerungen der gasdurchlässigen Endlosbänder (2 (a), 2 (b)) über das Ende (400) der Verdichtungszone (1) hinaus gebildet ist, wobei jede Bandverlängerung über eine dafür dienende Stützrolle (19 (a), 19 (b)) geführt ist, die im Abstand zu der Symmetrieebene der gemeinsamen Achse (A-A′) und unterhalb der letzten Stützrollen (6 (a), 6 (b)) der Verdichtungszone angeordnet ist.

9. Verdichtungsvorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch den Stützrollen (19 (a), 19 (b)) der Freigabezone zugeordnete Abstreifmesser (501 (a), 501 (b)) zum Entfernen von verdichtetem Pulvermaterial vom Band (2 (a), 2 (b)).

10. Verdichtungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalte zwischen den Stützrollenpaaren (6 (a), 6 (b)) der letzten zwei oder drei Stützrollenpaare der Verdichtungszone (1) im wesentlichen gleich sind.

11. Verdichtungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß steife und glatte Stützglieder (36 (a), 36 (b)) zwischen den Stützrollen der Stützrollenpaare (6 (a), 6 (b)) mit gleichen Spalten angeordnet sind.

12. Verdichtungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die an jeder Seite der gemeinsamen Symmetrieebene der Achse (A-A′) angeordneten Stützrollenpaare (6 (a), 6 (b)) in gesonderten Rahmenteilen (8 (a), 8 (b)) drehbar gelagert sind und daß der einer Gruppe dieser Rollen (6 (b)) zugeordnete Rahmenteil (8 (b)) zwischen zwei parallelen Seitenplatten (12) feststehend angeordnet ist, während der der anderen Gruppe der Rollen (6 (a)) zugeordnete Rahmenteil (8 (a)) schwenkbar an seinem divergierenden Ende und zwischen den Seitenplatten (12) gelagert ist und daß regelbare, eine konstante Kraft ausübende Bauteile (30) mit dem schwenkbar gelagerten Rahmenteil (8 (a)) so in Verbindung stehen, daß das freie Ende des schwenkbar gelagerten Rahmenteils (8 (a)) nachgiebig mit konstanter Kraft gegen den feststehenden Rahmenteil (8 (b)) gedrückt wird unter Einstellung des Spaltverhältnisses der Verdichtungszone (1) bei Änderungen der Dichte des der Verdichtungszone (1) während des Betriebes zugeführten Pulvermaterials.

13. Verwendung einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 12 zur Verdichtung von Pulvermaterial mit einer Schüttdichte von nicht mehr als 25 kg/m³ und Einstellung des Spaltverhältnisses, so daß ein verdichtetes Produkt mit einer Schüttdichte von wenigstens 100 kg/m³ anfällt.

14. Verwendung einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 13 zur Erhöhung der Schüttdichte von Ruß oder Siliciumdioxid gemäß dem Anspruch 13.