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Verfahren und Einrichtung zum Erzeugen von weitgehend entlüfteten,
in Zusammenhang und Gefüge gleichmäßigen, tonhaltigen keramischen Massen Zusatz
zum Patent 723 336
Das Patent 7:23 336 betrifft ein Verfahren zum Erzeugen
einer in Zusammensetzung und Gefüge gleichmäßigen, weitgehend entlüfteten Masse,
nach dem aus rohem Ton unter Zusatz von Wasser und Anmioniak ein Schlicker hergestellt
wird, dem man nach inniger Durchmischung das Ammoniak in einen unter Unterdruck
stehenden Behälterraum entzieht, wobei gleichzeitig auch in der Masse befindliche
Luft entfernt und ein Einschluß von Luft in die Masse verhindert wird.
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Durch die nachfolgend beschriebenen Maßnahmen und Einrichtungen wird
das Verfahren ergänzt und vollkommener gestaltet, wodurcb eine bedeutende Zeitersparnis
bei der Fertigstellung der nach dem Hauptpatent hergestellten Massen erzielt wird
und außerdein die Erzeugnisse bessere und neue Eigenschaften erhalten. Die als Ausgangsstoff
dienenden Tone werden allein oder zusammen mit anderen Stoffen, insbesondere solchen
mineralischer Art, mittels Wasser und Ammoniak, das als Tonverflüssigungsmittel
dient, in einen Schlicker überführt. Nach inniger Durchmischung,des Schlickers wird
dieser in einen geschlossenen Behälter eingebracht, der unter Unterdruck gesetzt
wird. Das Ammoniak entweicht aus' dem Schlicker und wird zusammen mit der Luft aus
dem Behälter abgesaugt. Aus dem flüssigen Schlicker entsteht eine im Gefüge gleichmäßige
plastische formbare Masse.
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Es ist wesentlich, daß für das Verdampfen des Ammoniaks in dem unter
Unterdruck stehenden Behälterraum eine große Oberfläche des Schlickers vorhanden
ist. Das gleiche e, Crilt für die Entfernung der in der Masse eingeschlossenen Luft.
Liegt der Schlicker in
dem unter Unterdruck stehenden Raum in dünnen
Fäden vor, die eine große Oberfläche ergeben, so wird sowohl das Ammonijl, als auch
die Luft aus der Nlasse ausscheiden. Diese Aufteilung der Fäden o. dgl, erfordert
aber einen großen Raum, dessen Höhe vor allen Dingen groß gewählt werden muß, da
die Fäden praktisch nur von oben nach unten fließen können. Durch Berührung und
Ineinanderverlaufen einzelner Fäden, was insbesondere bei enger Aneinanderreihung
der Fäden zur zweckmäßigen Ausnutzung des Behälterraumes öfters eintritt, entstehen
aber dickere Fäden des Schlickers, aus denen das Ammoniak nicht in gleichem Maße
ausscheidet wie aus den dünnen Fäden. Dadurch und auch aus anderen Ursachen wird
die Ansteifun,- des Schlickers öfters ungleichmäßig und, insgesamt betrachtet, ungenügend.
Insbesondere zeigen sich solche Erscheipurtgen bei manchen Tonarten im stärkeren
Ausmaß.
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Es wurde nun gefunden, daß ein Rühren des Schlickers während der Ammoniakentziehung
diese Nachteile behebt. Wird der in den Behälter eingebrachte Schlicker durch ein
darin angeordnetes Rührwerk während der Absaugung des Ammoniaks kräftig durchrührt,
so gelangen immer andere Teile des Schlickers an die Oberfläche und geben dort das
Ammoniak- und die Luft ab, während andererseits angesteifte Schlickerteilchen in
das Innere der --L%Iasse gebracht werden. Dieser Vorgang, bei dem immer neue Oberflächen
des Schlickers gebildet werden und somit eine dauernde Oberflächenvergrößerung vorliegt,
kann beliebig lange Zeit erfolgen, bis eine Z, Z,
vollständige Entfernungdes
Ammoniaks und der eingeschlossenen Luft geschehen ist und eine angesteifte 'Masse
vorliegt. Hierzu genügt ein kleinerer Behälter, insbesondere einer mit geringer
Höhe.
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In dem Behälter ist über der Oberfläche des Schlickers ein freier
Raum vorhanden, in den das Ainmoniak unddie Luft abströmt und aus dem beide Stoffe
durch Absaugung entfernt werden. Während des Rührens muß der Behälter unter Unterdruck
stehen.
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Die Ausscheidung des Ammoniaks kann besonders schnell und vollkommen
geschehen, wenn der Schlicker erwärmt wird. Auch die Luft entweicht besser und schneller.
So wurde z. B. gefunden, daß bei einer Erwärmung des Schlickers auf 50' gegenüber'
ursprünglich 2o' C, also eine Erhöhung von el z# 30' C, der Partialdruck
des Ammoniaks von 8.5 Atm. auf 2o Atm. steigt. Bei 6o' C beträgt der
Partialdruck 25,8 und 8o' C sogar 40 Atm. Diese Zahlen gelten für
ein Vakuum von 50 mm Hg. Durch die ganz bedeutende Erhöhung des Partialdruckes
entweicht das Ammoniak schnell und auch aus tieferen Schichtendes Schlickers.
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Bei einer Erwärmung des Schlickers tritt aber infolge Erhöhung des
Partialdruckes des Wassers auch eine starke Verdunstung des Wassers ein.
So bringt eine Erhöhung der Schlickertemperatur von 2o' C auf So'
C
den Partialdruck des Wassers von 17 mm auf 92 mm Hg. Bei einer Schlickertemperatur
von. 6o' beträgt der Partialdruck 149,4 mm Hg, bei 8o' sogar 355 mm Hg. Auch
diese Zahlen gelten für ein Vakuum von So mm Hg. Die Ausscheidung von Wasser ist
für die Erzielung einer plastischen verfoinibaren -.,lasse von wesentlicher Bedeutung,
besonders für Massen aus solchen Tonen, die für die Verschlickerung erhebliche Wassermengen
benötigen und infolge des erhöhten Wassergehaltes nach der Entziehung des Ammoniaks
zwar eine angesteifte, aber nur eine ungenügend plastische formbereite, weil zu
wasserreiche Masse ergeben. Solche Tone sind z. B. die mit einem hohen Tonerdegehalt.
Das Wasser wird in Gasform (Dampf) zusammen mit dem Aninioniak und der Luft abgeführt.
je nach dem Ausmaß der dem Schlicker zugeführten Wärme läßt sich der Wassergehalt
der fertigen Masse genau festlegen.
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Die zusammen abgeführten Ammoniak-und Wasserdämpfe werden kondensiert-,
es bildet sich eine Ammoniakwasserlösung, die wieder zur Zubereitung eines Schlickers
verwendet wird. Der Schlicker wird so aufbereitet, daß in die zur Verschlickerung
eines Tones notwendige Wassermenge die abgestimmte Menge einer starken Ammoniaklösung
eingemischt wird, so daß eine schwache Ammoniakwasserlösung entsteht. In diese wird
dann die Tonmenge in Form von gemahlenem Ton nacheinander eingerührt. Bei der Abscbeidung
des Ammoniaks und des Wassers wird nur ein Teil des für den zubereiteten Schlicker
aufgewendeten Wassers aus der Masse entfernt, um diese noch bildsam zu halten. Es
entsteht deshalb aus den An-inioniakdämpfen, die in der Gesamtmenge abgeführt werden,
und den abgeschiedenen Wasserdämpfen nach ihrer Kondensation eine starke Amnioniakwasserlösung.
Wenn nun ein neuer Schlicker zubereitet wird, braucht diesem Ammoniakkonzentrat
nur eine Wassernienge zugeführt zu werden, die der eiltspricht, die aus der Masse
bei der Ammoniakentziebung nicht ausgetrieben wird. Man erhält dann wieder eine
schwache Wasser-Ammoniak-Lösung, die für die Zubereitung einer neuen Schlickermenge
erforderlich ist. Das Ammoniak -eht also im Kreislauf vom Schlicker wieder zurück
zum Schlicker, und es braucht nur die durch die Feuchtigkeit der
angesteiften
Masse gebundene Wassermenge ersetzt zu werden. Dieser Kreislauf hat den Vorteil,
daß für die Schlickerbildun- abgesehen von dem Ersatz geringer Verluste des Ammoniaks,
immer die gleiche Menge Ammoniak dient, weiter, daß das Ammoniak im 2, crleichen
Konzentrat vorliegt und durch die Abstimmung des Ammoniaks zum Wasser eine stetige
Gleichmäßigkeit von nacheinander zubereiteten Schlickern, die über die angesteifte
Masse zu irgendwelchen gleichartigen Gegenständen verarbeitet werden, erhalten werden.
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Die Wärmezufuhr läßt sich dabei in beliebiger Weise gestalten. So
kann z. B. der unter Unterdruck stehende Behälterraum von außen beheizt werden,
oder es kann die Wärme durch die Rührorgane der Masse zugeführt werden.
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Um eine kräftige und sorgfältige Durchrührung des Schlickers während
der Absaugung zu bewirken, wird der Schlicker in den Behälter nur bis zu einer Höhe
eingefüllt, daß ein Teil der Rührarme über den Flüssigkeitsspiegel des Schlickers
herausragt. Dadurch wird die Oberfläche des Flüssigkeitsspiegels immer wieder zerrissen
und zerstört, so daß sich nach teilweiser Abscheidung des Ammoniaks keine steife
Oberschicht und eine darunterliegende Flüssigkeitsschicht einstellen kann.
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Zur Durchführung des Verfahrens eignet sich eine Einrichtung, die
aus einem allseitig geschlossenen, unter Unterdruck stehenden Behälterraum besteht,
in dessen Innern von außen angetriebene Rührvorrichtungen angeordnet sind, die eine
sorgfältige und kräftige Durchrührung der Masse bewirken. Zwischen der Abdeckung
des Behälters und dem Flüssigkeitsspiegel des Schlickers verbleibt ein freier Raum,
in dem die aus dem Schlicker ausscheiden-den Stoffe Ammoniak, Luft, #Vasserdampf
sich sammeln. Aus diesem Raum werden dann die Stoffe mittels einer in ihn mündenden
Absaugevorrichtung abge-7-ogen.
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Dag Ammoniak-Luft-Wasserdampf-Gemisch wird- in einen KondAsator geleitet.
Das Ammoniak und der niedergeschlagene Wasserdämpf er,-eben eine Ammoniakwasserlösi-I.ng.
Diese wird in einem Behälter aufgefangen und nach Bedarf zur Herstellung neuer Schlickermengen
verwendet. Hierzu wird entweder ein gesondertes Meßgefäß benutzt, in das eine abgemessene
Menge dieser in ihrem Ammoniakgehalt bestimmten Ammoliiaklösung eingefüllt wird.
Die Menge ist So groß, daß- das in der Lösung enthaltene Ammoniak der zur
Schlickerbildung einer bestimmten Tonmelige notwendigen Ammoniakmenge entspricht.
Nach Zugabe der noch fehlenden Wassermenge wird die gesamte Flüssigkeitsmenge, die
in dem Meßgefäß zubereitet wurde, in das Schlickerbereitungsgefäß geleitet, worauf
der Ton eingetragen und der Schlicker zubereitet wird.
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Der unter Unterdruck stehende Behälterraum besitzt eine über dem Massespiegel
angeordnete Zuführungsöffnung für die Einbringung des Schlickers. Dieser wird außerhalb
des Behälters zubereitet und gut durchmischt, so daß in dem Behälter nur die Entfernung
der abzuscheidenden Stoffe geschieht.
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Die Austragung der angesteiften Masse kann in der Weise geschehen,
daß man bei Stillstand der Rührorgane die Masse aus dem Behälterraum, der dann ohne
Unterdruck steht, herausnimmt. Marf kann in den Behälterraum aber auch eine unterhalb
der Rührorgane, liegende Austragvorrichtung anordnen, welche die angesteifte Masse
mechanisch aus dem Behälter entfernt. Hierzu kann z. B. eine Austragschnecke dienen.
Die Anordnung den mechanischen Austragvorrichtung hat den Vorteil, daß mar. angesteifte
Massen austragen kann, ohne den Unterdruck in dem Behälter aufzuheben. Die Austragöffnung
wird nveckmäßig in der Mitte des Behälters angeordnet und durch eine entsprechende
Ausbildung der Austragvorrichtun,g, z. B. einer gegenläufigen Schnecke, oder durch
Anordnung mehrerer Austragvorrichtungen ein Schieben der Masse nach der Mitte zu
bewirkt, wo die Masse dann aus der Öffnung heraustritt. An die Öffnung schließt
sich zweckmäßig ein Mundstück an, welches einen Teilder ausgetretenen ',NIasse aufnimmt
und dadurch einen Abschluß gegen Eintritt von Luft durch die Ausstoßöffnung der
Masse bildet. Die Austrittsöffnung wird mit einem dicht schließenden Schieber versehen.
Durch die Austragvorrichtungen wird gleichzeitig ein Zusammenpressen der Masse bewirkt,
so daß ein dichter Stran- aus der Austragöffz21 nung austritt.
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Für die Beheizung des unter Unterdruck stehenden Behälterraumes kann
ein wärmeübertragendes Mittel, z. B. heißes Wasser, Dampf, Feuergase, benutzt werden,
welche Stoffe in um die Behälterwandung herum angeordneten Zügen fströmen. Die Behälterwand
wird hierfür zweckmäßig als Hohlwand ausgebildet und in den Hohlralim Führungen
für das wärmeabgebende Mittel eingebaut. Nfan kann aber auch um die Behälterwand
eine direkte Wärmequelle anlegen, z. B. eine elektrische Erwärmung.
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Die Ausbildung des Behälters als Hohlwand und die Beheizung des Schlickers
durch ein wärmeabgebendes Mittel hat den Vorteil, ,daß irgendeine Mwärme, z. B.
Rauchgase oder Abdampf usw., zur Erhitzung des 110 115
120
Schlickers
ausgenutzt werden kann. Die Wärme kann jedoch dem Schlicker auch durch die Rührorgane
zugebracht werden, z# wenn man diese mit Hohlräumen versieht, in welchen eine Wärmequelle,
x. B. eine elel,-trische Erhitzung, angeordnet ist, oder durch diese Hohlräume
ein wärmeübertragendes Mittel, z. B. Dampf oder irgendwelche Gase, strömen läßt.
Die Erwärmungsart hat den Vorteil, daß die wärmeübertragende Fläche der Rührorgane
mit einer großen -Menge der zu erwärmenden Schlickerteilchen in direkte Berührung
kommt.
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Um die Vorgänge in dem Behälter, insbesondere die Ansteifung -ler
Masse, verfolgen zu können, kann in dem über dem Flüssigkeitsspiegel liegenden Teil
des Behälters ein Fenster angeordnet werden. Man kann aber auch die Antriebsvorrichtung
der kührwerke mit einer Widerstandsmeßeinrichtung ausstatten, wodurch die Beschaffenheit
der Masse in dem Behälter außen 'deutlich angezeigt wird. Je steifer die Masse wird,
desto größer ist der Wirlerstand. Durch entsprechende Absteifung kann dann die Beendigung
der Rührzeit festgele-t werden. Diese Mefleinrichtung kann aber auch dazu benutzt
werden, um bei Anzeige eines bestimmten Druckes und damit der Kennzeichnung einer
verfertigten Masse die Austragvorrichtung 2# ZD automatisch in Gang zu -setzen und
gegebenenfalls auch gleichzeitig die Absaugevorrichtung abzustellen. Die Antriebsvorrichtung
der Rührorgane und die Austragvorrichtung können miteinander gekuppelt werden und
jeweils durch die Widerstandsniessung der Rühro,rgane eingestellt bzw. in Betrieb
ge-
setzt werden.
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Es ist bekannt, gießfähige keramische A1,assen unter Verwendung
von Ammoniak in einem geschlossenen, unter Unterdruck stehenden Gefäß herzustellen
und die Gießmasse dann zur Herstellung von Steinen ans dern Mischgefäß ausfließen
zu lassen, Abei der Schlicker bei seiner Herstellung zwecks Durchmischung und Entlüftung
durchrührt wird. Es ist auch bekannt, die in keramischen Massen von den einzelnen
Stoffen in Adsorbtion festgehaltenen Igasförmigen Stoffe, z. B. Luft, durch Erwärmen
zu entfernen. Bei dem vorbekannten Durchrühren handelt es sich aber mir uni die
allgemein bekannte Maßnahme einer Mischun- durch Rühren, um eine gleiclimä-ßi-e
Masse züi erzielen, während nach der Erfindung das Durchrühren den Zweck verfolgt,
durch Schaffung großer Aminoniak abgebender Flächen der in einem unter Unterdruck
stehenden Behälterraum befindlieben Schlickermassen die Entfernun 'g
des Ainmoniaks
zwecks Ansteifung der Masse in kurzer Zeit zu erreichen. Bei der vorbekannten Erwärmung
einer keramischen'Nlasse handelt es sich um fertige, verformbare Maszi sen, die
nur entlüftet werden sollen, im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung, bei der der
verflüssigend wirkende Stoff durch Erw# arinung ausgeschieden werden soll, um dadurch
aus einer gießfähigen Masse eine fertige, verformbare Masse zu erhalten, Awf der
beifolgenden Zeichnung ist eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens beispielsweise
in schematischer Art dargestellt.
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Abb. i zeigt einen Querschnitt, Abb. 2 einen Längsschnitt durch einen
Behälter zur Entfernung von Ammoniak, Luft und Wasser aus dem Schlicker.
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Abb. 3 zeigt schematisch ein Gesanitbild des Verfahrens.
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i ist ein unter Unterdruck stehender Behälterraum, der zweckmäßig
aus Metall, Eisen, besteht. Außer der mechanischen Festigkeit ist für die Wahl des
Behälterstoffes noch die ,günstige Wärmeleitfähigkeit bestimmend.
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sind die Flügel einer Rührvorrichtung 3,
die von außen bei 4
angetrieben wird.
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5 ist ein zwischen Flüssigkeitsspiegel 6 und
Beliälterabdeckun,u 7 liegender Hohlraum, in t> k3
den die Zuführungsleitung
8 für den Schlicker und die Absaugeleitung 9 münden.
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:D el io ist eine Austragöffnung für die verfestigte Masse,
die durch die gegenläufigen Schnecken ii zur ,1#ustragöffnung io geschoben bzw.
gepreßt wird. Die Austragöffnungio wird durch den Schieberi2 abgeschlossen. Der
Behälter i ruht auf Stützen 13. Die Behälterwand 14 ist als Hohlwand ausgebildet.
Durch den Hohlraum 15 fließt das wärmeübertragende Mittel, das durch die Leitun-en:20
20 zuströmt und durch die el a -
Leitungen 10, 17 abfließt.
Der in dem Schlickerbereitungsgefäßi8zubereitieteSchlikker fließt durch die mittels
Schieber ig absperrbare Leitung durch die Mündung8 in den unter Unterdruck stehenden
Behälterraum i, in dem die Ansteifung durch Amffionial.;-Luft-Wasser-Entziehung
erfolgt. Durch den Aiischlußg in den Leitungen:2i und 22 werden die abgesaugten
Stoffe mit Hilfe eines Exhaustors 23 in den Kondensator 24 gebracht. Die
entstehende Ammoniakwasserlösung fließt über absperrbare Leitungen 26 in
das Gefäß 25. Durch die LeitUng 27 wird eine abgemessene \Ienge der
Lösung in das -.Meßgefäß 29 eingebracht, in das aus einer Leitung 3o noch Wasser
in ab-,gemessener Menge hinzufließt. Aus dem Meßgefäß 29 läuft die schwache Ammoniakwasserlösung
in das Schlickerbereitungsgefäß 18. Hierauf wird eine abgemessene Menge Ton aus
dem Behälter 31 über die Schurre 32 dein Schlickerbereitungsgefäß
18
zugeführt. Durch inniges Durchmischen mittels Rührarme
33 entsteht ein neuer Schlicker, welcher dann wieder in dem Behälter i angesteift
wird.