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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
Salzkernen für
Formen, die bei der Herstellung von druckgegossenen oder spritzgegossenen
Gegenständen
verwendet werden, auf die in der folgenden Beschreibung ausdrücklich eingegangen
wird.
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Das
Verfahren zur Herstellung von Kernen für Formen, die bei der Herstellung
von druckgegossenen oder spritzgegossenen Gegenständen durch Zusammenpressen
von Salzkörnchen
in Formen verwendet werden, die einen negativen Eindruck des gewünschten
Kerns tragen, ist seit einiger Zeit bekannt. In der Tat vermindert
sich durch die Verwendung von auf diese Weise hergestellten Kernen
sowohl die benötigte
Zeit als auch die Kosten zur Herstellung dieser Gegenstände drastisch,
indem nachfolgende Bearbeitungsvorgänge beseitigt werden, und es
können
auch Konstruktionslösungen
angewandt werden, die ansonsten nicht mit den genannten herkömmlichen
Verfahren verwendet werden könnten.
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Leider
jedoch ist die Verwendung von Salzkernen zur Herstellung von druckgegossenen
oder spritzgegossenen Gegenständen
gegenwärtig
durch die Schwierigkeiten eingeschränkt, die beim Beschaffen von
großen
Mengen an Salzkörnchen
auftreten, die sich zur Herstellung dieser Kerne zu industriell
annehmbaren Kosten eignen.
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Durch
Experimentieren wurde festgestellt, dass die Salzkerne äußerst kompakt
sein müssen, um
die hohen Drücke
auszuhalten, die bei der Herstellung der oben genannten druckgegossenen
oder spritzgegossenen Gegenstände
verwendet werden, und deshalb müssen
die Form und die Teilchengröße der zur
Herstellung dieser Kerne verwendeten Salzkörnchen derart sein, dass die
maximal mögliche Dichte
zustande gebracht wird, sobald die Salzkörnchen in den geeigneten Formen
zusammengepresst sind.
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Gegenwärtig lassen
sich Salzkörnchen,
die sich zur Herstellung von Salzkernen eignen, nur nach einem längeren und
kostspieligen Verfahren erhalten, bei dem zuerst eine Mahlstufe,
in der gattungsgemäße Salzagglomerate
in Mahlvorrichtungen eingebracht werden, aus denen Salzkörnchen von
unterschiedlicher Teilchengröße erhalten
werden, und anschließend
eine Klassfizierstufe vorhanden ist, in der die von den Mahlvorrichtungen
hergestellten Salzkörnchen
in Sichtungsmaschinen gefördert
werden, die aus dem Strom von Salzkörnchen diejenigen Salzkörnchen abtrennen
können,
die eine geeignete Größe zur Herstellung
der oben genannten Salzkerne aufweisen.
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Das
oben beschriebene Herstellungsverfahren weist den großen Nachteil
auf, dass es einen niedrigen spezifischen Ertrag bringt; folglich
müssten zur
Sicherstellung, dass genug Salzkörnchen
hergestellt werden, um den Bedarf einer großen Anlage zur Herstellung
von druckgegossenen oder spritzgegossenen Gegenständen zu
decken, die benötigten
Produktionsanlagen für
Salzkörnchen
eine derartige Größe aufweisen
und derartige Kosten einschließen, dass
von ihrer Verwendung abgeschreckt würde. Außerdem besitzen die unter Verwendung
des oben beschriebenen Herstellungsverfahrens erhaltenen Salzkörnchen viele
scharfe Kanten, und deshalb eignen sich ihre morphologischen Merkmale
nicht besonders zu deren Zusammenpressen.
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Demgemäß liegt
der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
Herstellung von Salzkernen mit geringeren Kosten zu schaffen.
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Das
Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst die Herstellung von Salzkörnchen mit einer vorgegebenen
Teilchengröße, dadurch
gekennzeichnet, dass dieses die folgenden Stufen umfasst:
- – das
Auflösen
des Salzes in einem flüssigen
Lösungsmittel,
um eine Salzlösung
zu erhalten;
- – das
Zerstäuben
der Salzlösung
in einem Trockenturm, um so eine Vielzahl von Tropfen der Salzlösung in
dem Trockenturm herzustellen;
- – das
Verdampfen des in jedem Tropfen der Salzlösung enthaltenen flüssigen Lösungsmittels durch
Inkontaktbringen der Tropfen der Salzlösung mit einem Strom aus Heißluft, so
dass das in jedem Tropfen enthaltene Salz zu einem entsprechenden
Salzkörnchen
erstarrt; und schließlich
- – das
Fördern
der Salzkörnchen
aus dem Trockenturm heraus.
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Das
Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung wird mit einer Anlage ausgeführt, die einen Trockenturm
mit einer Austrittsöffnung
umfasst, aus der die Salzkörnchen
austreten; ein Zerstäubungsmittel,
das eine Salzlösung
mit mindestens einem Salz und einem flüssigen Lösungsmittel darin in dem Trockenturm
zerstäuben
kann, so dass eine Vielzahl von Tropfen der Salzlösung hergestellt
wird; und ein Belüftungsmittel,
das einen Strom von Heißluft
in dem Trockenturm herstellen kann, der das flüssige Lösungsmittel in jedem Tropfen
der Salzlösung
verdampfen lässt
und das in jedem Tropfen vorhandene Salz zu einem entsprechenden
Salzkörnchen
erstarren lässt.
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Im
folgenden wird die vorliegende Erfindung an Hand der beigefügten Zeichnungen
beschrieben, die eine nicht einschränkende Ausführungsform derselben darstellen,
in denen:
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1 schematisch eine Salzkörnchenproduktionsanlage
darstellt, die gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung gebaut ist; und
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2 ein Salzkörnchen darstellt,
das mit der in 2 dargestellten
Anlage hergestellt ist.
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In 1 bezeichnet die Ziffer 1 allgemein eine
Produktionsanlage für
Salzkörnchen 2 (vorzugsweise,
jedoch nicht unbedingt Natriumchlorid) mit einer vorgegebenen Teilchengröße, wobei
diese Körnchen
zur Herstellung von Salzkernen (bekannter Art) verwendet werden,
die bei der Herstellung von druckgegossenen oder spritzgegossenen
Gegenständen eingesetzt
werden.
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Die
Anlage 1 umfasst einen Trockenturm 3 mit einer
Austrittsöffnung 4,
von deren Boden die Salzkörnchen 2 mit
einer vorgebenen Teilchengröße austreten;
eine Heißluftzuführeinheit 5,
die einen Luftstrom mit einer vorgegebenen Temperatur in den Trockenturm 3 fördern kann;
eine Salzlösungszuführeinheit 6,
die ein flüssiges
Lösungsmittel,
das in Lösung
befindliches Salz enthält,
in dem Trockenturm 3 zerstäuben kann; und schließlich eine
Heißluftaustragungseinheit 7,
welche die von der Heißluftzuführeinheit 5 erzeugte
Heißluft
aus dem Trockenturm 3 austragen kann.
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In
dem dargestellten Beispiel umfasst die Heißluftzuführeinheit 5 wiederum
eine Gebläseeinheit 8 bekannter
Art, die einen Luftstrom von vorgegebenem Wert durch ein Zuführrohr 9 und
in den Trockenturm 3 fördern
kann, und einen Brenner 10 bekannter Art, der entlang dem
Zuführrohr 9 stromab von
der Gebläseeinheit 8 angeordnet
ist und den Strom der durchlaufenden Luft auf eine Temperatur von
vorzugsweise, jedoch nicht unbedingt, zwischen 400°C und 700°C bringen
kann. Schließlich
umfasst die Heißluftzuführeinheit 5 einen
Luftspender 11, der sich in dem Trockenturm 3 befindet
und dem aus dem Zuführrohr 9 kommenden
Strom von Heißluft
vorzugsweise, jedoch nicht unbedingt, eine spiralartige Bewegungsbahn
verleihen kann.
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Dagegen
umfasst die Salzlösungszuführeinheit 6 einen
Mischbehälter 12,
in dem das Salz in dem oben genannten flüssigen Lösungsmittel aufgelöst wird,
und eine Pumpeneinheit 13, die das flüssige Lösungsmittel, das in Lösung befindliches
Salz enthält,
mit einem Druck von vorzugsweise, jedoch nicht unbedingt, zwischen
2 und 4 Bar aus dem Mischbehälter 12 in
den Trockenturm 3 fördern
kann.
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In
dem dargestellten Beispiel wird das Salz (vorzugsweise, jedoch nicht
unbedingt Natriumchlorid) in dem flüssigen Lösungsmittel (vorzugsweise, jedoch
nicht unbedingt Wasser) aufgelöst,
sodass eine übersättigte Lösung erhalten
wird, und der Mischbehälter 12 ist
mit einer Mischvorrichtung 14 bekannter Art ausgestattet,
die verhindern kann, dass das in dem flüssigen Lösungsmittel suspendierte Salz
am Boden des Mischbehälters 12 abgeschieden
wird.
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Schließlich umfasst
die Salzlösungszuführeinheit 6 eine
Zerstäubungsvorrichtung 15,
die das von der Pumpeneinheit 13 kommende flüssige Lösungsmittel
in dem Trockenturm 3 in einer solchen Weise zerstäuben kann,
dass das zerstäubte
flüssige Lösungsmittel
mit dem von der Heißluftzuführeinheit 5 erzeugten
Strom von Heißluft
in Kontakt kommt. In dem dargestellten Beispiel umfasst die Zerstäubungsvorrichtung 15 eine
oder mehrere Düsen,
die in dem Trockenturm 3 stromauf von der Austrittsöffnung 4 positioniert
sind und in Richtung zu dem Spender 11 zeigen, so dass
das flüssige
Lösungsmittel,
welches das in Lösung
befindliche Salz enthält,
entgegen dem Strom von Heißluft
zerstäubt wird,
der in der Gegenrichtung läuft.
Es versteht sich, dass alternative Konfigurationen möglich sind,
bei denen das flüssige
Lösungsmittel
in der gleichen Richtung wie der Laufrichtung des Stroms von Heißluft, mit
anderen Worten in einem Gleichstrom, zerstäubt wird.
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In 1 umfasst die Heißluftaustragungseinheit 7 wiederum
eine Saugeinheit 16, welche die Heißluft aus dem Innern des Trockenturms 3 durch ein
Saugrohr 17 absaugen kann, dessen Einlass sich in dem Trockenturm 3 direkt
stromauf von der Austrittsöffnung 4 befindet,
und einen Schlot 18, der die von der Saugeinheit 16 abgesaugte
Heißluft
nach außen
fördern
kann. In dem dargestellten Beispiel sind Filtervorrichtungen 19 bekannter
Art (beispielsweise elektrostatische Abscheider oder Nassfilter)
sowohl stromauf als auch stromab von der Saugeinheit 16 zu finden,
deren Funktion darin besteht, die Teilchen, die in der aus dem Trockenturm 3 abgezogenen
Heißluft suspendiert
sind, herauszuziehen und rückzugewinnen.
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Schließlich weist
die Anlage 1 vorzugsweise, jedoch nicht unbedingt, einen
Förderer 20 auf,
der die aus der Austrittsöffnung 4 austretenden
Salzkörnchen 2 sammelt
und überführt, wobei
die letztere mit einem Einschalt-/Ausschaltventil 21 zur
Steuerung des Flusses der aus dem Trockenturm 3 austretenden
Salzkörnchen 2 ausgestattet
ist.
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Im
folgenden wird die Weise beschrieben, in der die Anlage 1 zur
Produktion von Salzkörnchen funktioniert.
Es wurde angenommen, dass das flüssige
Lösungsmittel,
das zur Herstellung der übersättigten
Salzlösung
nötig ist,
bereits in dem Mischbehälter 12 vorhanden
ist.
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Während des
Betriebs wird das Salz in den Mischbehälter 12 geschüttet, in
dem es in dem flüssigen
Lösungsmittel
aufgelöst
wird, um die oben genannte übersättigte Salzlösung zu
ergeben. Gleichzeitig werden die Heißluftzuführeinheit 5 und die Heißluftaustragungseinheit 7 eingeschaltet,
so dass sie einen Strom von Heißluft
in dem Trockenturm 3 zirkulieren lassen.
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Sobald
die Herstellung der übersättigten Salzlösung beendet
ist, und während
die Mischvorrichtung 14 weiter das flüssige Lösungsmittel umrührt, damit
das in Suspension befindliche Salz nicht am Boden des Mischbehälters 12 abgeschieden wird,
saugt die Pumpeneinheit 13 allmählich die übersättigte Salzlösung aus
dem Mischbehälter 12 und fördert sie
zu der Zerstäubungsvorrichtung 15,
die sie in dem Trockenturm 3 in winzige Tropfen zerstäubt.
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Unmittelbar
nach der Zerstäubungsstufe kommt
jeder Tropfen der übersättigten
Salzlösung mit
dem Strom von Heißluft
in Kontakt, der das flüssige
Lösungsmittel
schnell verdampft und dadurch das darin gelöste Salz zum Erstarren zu einem
Salzkörnchen 2 von
im wesentlichen kugeliger Form zwingt (2).
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Unter
der Voraussetzung, dass die Maße
jedes Salzkörnchens 2 im
wesentlichen von den Maßen
des Tropfens und von dem Prozentsatz des in der übersättigten Salzlösung vorhandenen
Salzes abhängen,
und unter der Voraussetzung, dass durch die Zerstäubung Tropfen
von annähernd
der gleichen Größe hergestellt
werden, sind die in dem Trockenturm 3 produzierten Salzkörnchen all
von annähernd der
gleichen Größe.
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Anschließend fallen
die Salzkörnchen 2 in die
Austrittsöffnung 4, über die
sie den Trockenturm 3 verlassen und auf den Förderer 20 fallen,
wenn einer vorhanden ist.
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Unter
der Voraussetzung, dass die Maße
der Salzkörnchen 2 im
wesentlichen von den Maßen
der Tropfen der übersättigten
Salzlösung
und von der Menge des in dem flüssigen
Lösungsmittel
gelösten Salzes
abhängen,
lässt sich
die Teilchengröße der aus
der Austrittsöffnung 4 austretenden
Salzkörnchen 2 durch
Variieren bestimmter Betriebsparameter der Anlage 1 ermitteln.
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Insbesondere
lässt sich
die Größe der Salzkörnchen 2 durch
Vergrößern des
Durchmessers der Düsen
der Zerstäubungsvorrichtung 15;
durch Erhöhen
der Viskosität
der übersättigten
Salzlösung; durch
Erhöhen
des spezifischen Gewichts der übersättigten
Salzlösung;
durch Verkleinern des Prozentsatzes des in der übersättigten Salzlösung vorhandenen
Salzes; oder durch Verminderung des Speisedrucks vergrößern, mit
der die Pumpeneinheit 13 die übersättigte Salzlösung der
Zerstäubungsvorrichtung 15 zuführt.
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Durch
Variieren von manchen der oben genannten Betriebsparameter der Anlage
lässt sich auch
der Prozentsatz der Restfeuchte in den aus dem Trockenturm 3 austretenden
Salzkörnchen 2 regulieren.
Insbesondere lässt
sich die Restfeuchte der Salzkörnchen 2 erhöhen, indem
der Prozentsatz des flüssigen
Lösungsmittels
in der übersättigten
Salzlösung
erhöht
wird, indem der Durchmesser der Düsen der Zerstäubungsvorrichtung 15 vergrößert wird, oder
indem das spezifische Gewicht der übersättigten Salzlösung vermindert
wird.
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Der
Hauptvorteil des oben beschriebenen Verfahrens und der oben beschriebenen
Anlage 1 ist, dass die aus dem Trockenturm 3 austretenden
Salzkörnchen 2 homogene
Eigenschaften besitzen und es folglich durch Einstellen von manchen
von den Parametern der Anlage 1 möglich ist, große Mengen
an Salzkörnchen 2 mit
sehr guten Eigenschaften zur Herstellung von Salzkernen, d. h. mit
einer im wesentlichen kugeligen Form und einem Durchmesser von vorzugsweise,
jedoch nicht unbedingt, zwischen 100 μm und 300 μm, zu erhalten.