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Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Vermculit Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung
zur Wärmebehandlung von Vermiculit.
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Vermiculit ist ein in der Natur vorkommendes Mineral, das in der Hauptsache
gewöhnlich aus einem komplexen Aluininium-Eisen-Magnesium-Silicat besteht und eine
lamell-enartige Struktur besitzt. Sein Wert als Handelsware rührt hauptsächlich
daher, daß es, wenn es einer geeigneten Wärmebehandlung unterworfen wird, Wasser
abscheidet, wobei die Lamellen eine runzelige Form in der Art des Faltenbalges einer
Ziehharmonika annehmen, was bei dem so behandelten Vermiculit eine große Volumzunahme
gegenüber dem rohen Vermiculit ergibt. Dieses Phänomen der Ausdehnung, gewöhnlich
mit Exfoliation oder auch Zerblätterung bezeichnet, ergibt, wenn es durch Erhitzen
herbeigeführt wird, eine sechs- bis vierundzwanzigfache Volumzunahme, und das so
erhaltene cellulare Produkt besitzt außerordentlich hohe wärmeisolierende Eigenschaften.
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Bisher wurde die Wärmebehandlung von Vermiculit gewöhnlich tlurch
einen Apparat unter Verwendung einer Gas-, Heizöl- oder Kohlenstaubflamme in der
Weise vorgenommen, daß man einen Strom vorgetrockneter, aufbereiteter, in einer
Hammermühle vermahlener und dann gesiebter Teilchen von rohem Vermiculit an einem
Ende des Apparats eintreten ließ, während vom anderen Ende aus eine Gas-, Heizöl-
oder Kohlenstaubflamme bei einer Temperatur von 8oo bis goo° C dagegen gerichtet
wurde.
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Dieses Verfahren besitzt insofern :Yachteile, als eine sorgfältige
Regelung der Zufuhr von Brennstoff
und von Sekundärluft zur Unterhaltung
der Verbrennung des ersteren erforderlich ist, um eine konstante Behandlungstemperatur
und die Gleichmäßigkeit des erhaltenen Produkts zu gewährleisten. Das ist jedoch
schwer zu erreichen; außerdem hat man festgestellt, daß die äußerst dünnen Flocken
des sich aus der Zerblätterung ergebenden Materials, wenn sie der hohen Flammentemperatur
direkt ausgesetzt werden, leicht verbrennen oder zu einer solchen Sprödigkeit erhärten
können, daß die sonst vorhandenen wünschenswerten Eigenschaften der Elastizität
und Schmiegsamkeit verlorengehen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Wärmebehandlung von
Vermiculit in der Weise, daß die Wärme dem Gut auf indirektem Wege zugeführt wird,
vorzugsweise mit Hilfe einer Heizplatte, über deren Oberfläche Vermiculit in regulierbarer
Menge hinweggleitet.
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Gemäß Erfindung umfaßt die Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Vermiculit
eine Heizkammer mit einem Einlauf und einem Auslauf; innerhalb dieser Kammer befindet
sich eine Heizplatte, deren Oberfläche sich vom Einlauf nach dem Austrag der Kammer
zu allgemein in horizontaler Richtung erstreckt; ferner sind Einrichtungen vorgesehen,
welche das aufgegebene Vermiculitmaterial veranlassen, die Oberfläche der Heizplatte
in Richtung vom Einlauf gegen den Auslauf der Kammer zu zu durchlaufen; endlich
ist ein Brüdenrohr zur Abfuhr der Dämpfe aus dem Innern der ''Kammer vorhanden.
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Eine Anordnung wie die oben beschriebene eignet sich für die Verwendung
einer elektrischen Heizvorrichtung mit der sich daraus ergebenden bequemen Temperaturkontrolle,
z. B. durch die Verwendung der wohlbekannten therrnostatischen oder wärmeempfindlichen
Regelungsvorrichtungen.
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Indessen können auch andere Mittel zur Beheizung der Heizplatte verwendet
werden, vorausgesetzt, daß keine Flamme direkt mit dem Vermiculit auf der Oberfläche
der Heizplatte und innerhalb der Heizkammer in Berührung kommt.
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Die Heizplatte kann gegenüber der Horizontalen mit einer geringen
Neigung nach abwärts angeordnet werden, und zwar die letztere geringer, als .es
dem Reibungswinkel der Ruhe entspricht, in Richtung gegen den Austrag der Kammer
zu. Ferner können Mittel vorgesehen werden, um die Heizplatte in schwingende Bewegung
zu versetzen, so daß der Vermiculit über die Heizplatte 'untel rascher Änderung
der Berührung zwischen den Partikelchen oder Teilchen und der Oberfläche der Heizplatte
strömt.
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Vorzugsweise werden mehrere geneigte Heizplatten, in stufenweiser
Aufeinanderfolge angeordnet, verwendet, so daß die Vermiculitteilchen von einer
Platte auf die nächste durch einen kleinen Zwischenraum fallen, wodurch der Wechsel
der Oberflächenberührung zwischen den Vermiculitteilchen und der Heizfläche gewährleistet
ist.
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Wahlweise kann eine oder mehrere horizontale oder nahezu horizontale
Heizplatten in Verbindung mit einem Gebläse verwendet werden, welch letzteres so
ausgebildet ist, daß es einen Strom vorgewärmter Luft am Eintrag in die Kammer bläst,
über die Oberfläche der Heizplatte hinweg, in Richtung auf den Austrag der Kammer
zu, wodurch der Vermiculit veranlaßt wird, sich quer über die Oberfläche der Heizplatte
hinweg und durch die Kammer hindurch zu bewegen.
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Zwei Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
sind in den Zeichnungen lediglich als Beispiel erläutert, und zwar ist Fig. i ein
schematischer Seitenriß einer Vorrichtung mit einer abgestuften Reihe geneigter
Heizplatten und Fig.2 eine ähnliche Ansicht einer Vorrichtung unter Verwendung einer
einzelnen horizontalen Heizplatte.
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In der Fig. i ist i eine Heizkammer mit einem zur Horizontalen geneigten
Boden 2, im allgemeinen vertikalen Stirnwandungen 3 und 4, einer Decke bzw. Deckel
5 und Seitenwänden 6, ferner einem Einlauf 7 in der Decke 5 gegenüber dem höheren
Ende des Bodens 2, quer über die ganze Breite der Kammer i zwischen deren Seitenwänden
6 laufend und einem nach abwärts gerichteten Austrag 8 am unteren Ende des Bodens
2.
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Eine oder mehrere elektrisch beheizte Heizplatten 9 (drei in dem in
Fig. i dargestellten Beispiel) sind innerhalb der Kammer i fest angebracht, wobei
ihre Oberflächen in Richtung vom Eintragende der Kammer i zu deren Austragsende
eine Neigung nach abwärts besitzen.
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Der Neigungswinkel der Oberfläche oder der Oberflächen der Heizplatten
9 gegenüber der Horizontalen ist geringer als der Reibungswinkel der Ruhe des zu
behandelnden Vermiculits, und wenn mehrere Heizplatten verwendet werden, ordnet
man sie, wie dargestellt, in stufenweiser Aufeinanderfolge an, um Stufen i o von
geringer Tiefe zwischen den benachbarten Heizplatten 9 vorzusehen, wobei die Stufen
i o abwärts in der Richtung gegen den Austrag 8 der Kammer i zu laufen.
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Über dem Eintrag 7 der Kammer i ist ein Fülltrichter i i angeordnet
mit einem Auslaß 12, der sich quer über die ganze Breite der Kammer i und in den
Eintrag 7, der in das Innere der Kammer i führt, hinein erstreckt. Innerhalb des
erwähnten Auslaufes 12 von Fülltrichter i i ist ein zylindrischer Teil 13 vorgesehen,
der sich quer darüber erstreckt, und in diesem zylindrischen Teil 13 dreht sich
ein zylindrischer Körper 14 mit einer oder mehreren sich radial und axial erstreckenden
Taschen 15, die so ausgebildet sind, daß sie eine bestimmte Menge Vermiculit aus
dem Hauptteil des Fülltrichters i i entnehmen, wenn sich die Tasche 15 im Zylinder
13 in ihrer obersten Lage befindet und diese Vermiculitmenge durch den Eintrag 7
in die Kammer i speisen, wenn die Tasche 15 im Zylinder 13 ihre unterste Lage erreicht
hat. Ferner sind hier nicht dargestellte Mittel vorgesehen, um den zylindrischen
Körper 14 mit genau gesteuerter und veränderlicher Geschwindigkeit zu drehen, um
die Zufuhr des Vermiculits zur Kammer i zu regeln.
Von der oberen
Wandung 5 der Kammer i geht ein Brüdenrohr 16 für die Abfuhr von Dämpfen aus der
Kammer i aus, und innerhalb der Kammer 1. unter dem Einlaß zu dem Brüdenrohr 16,
ist eine Siebplatte 17 so angeordnet, daß der Dampf auf seinem Wege zum Brüdenrohr
16 durch sie hindurch kann, während die von den Dämpfen mitgerissenen Staub- und
kleinen Vermiculitteilchen zurückgehalten werden.
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Das Auslaßende 18 des Brüdenrohrs 16 wird durch eine Öffnung 19 in
einer Seitenwand 20 geführt, und zwar in einem Abstand zu dem Boden 21 einer besonderen
Kammer 22, die an ihrem oberen Ende und an der dem Brüdenrohrauslaß 18 entgegengesetzten
Seite mit einem nach aufwärts gehenden Rohr 23 versehen ist, das in die freie Luft
führt. Die Kammer 22 dient als Abscheider und Sammler für den Staub, der mit den-Dämpfen
durch die Siebplatte 17 und das Brüdenrohr 16 gegangen sein sollte.
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Der in die Kammer i aus dem Fülltrichter i i eintretende und auf die
obere Heizplatte 9 fallende Vermiculit wird veranlaßt, nacheinander über die geneigten
Oberflächen der Heizplatten zu strömen, in Richtung abwärts gegen den Austrag 8
zu, und zwar dadurch, daß man den Heizplatten eine schwingende Bewegung erteilt.
Dies wird in dem dargestellten Fall dadurch erreicht, daß man der Kammer i und ihrem
Inhalt als Ganzem die schwingende Bewegung erteilt.
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Zu diesem Zweck ist die Kammer i am Auslaßende abgestützt, für Schwingbewegungen
um die Achse einer Querspindel 24, welche auf einem Paar fester Auflager 25 zu jeder
Seite der Kammer eine Rollbewegung vollführen kann. Das andere Ende der Kammer i
wird von einer Antriebswelle 26 getragen, welche mit Exzentern 27 versehen ist,
die in Ringlager bzw. Exzenterbügel 28 eingreifen, welch letztere sich wiederum
in Lagerarmen 29 befinden, die an der Stirnwand 3 der Kammer befestigt sind. Durch
diese Mittel wird dem,Eintragende der Kammer i eine Auf- und Abwärtsbewegung erteilt,
und die Heizplatten werden in Schwingungen versetzt, wobei die Bewegung um die Achse
der Spindel 24 erfolgt.
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Die Spindel 24 ist in Lagerblocks 30 gelagert, die ihrerseits
von senkrechten Schraubenspindeln 31 getragen werden, welche sich in Lappen 32,
die von der Stirnwand 4 der Kammer vorstehen, drehen, wobei die Anordnung so getroffen
ist, daß durch Drehung der Schraubenspindeln 31 die Höhenlage der Spinde124 im Verhältnis
zur Kammer geändert werden kann, wodurch wiederum die mittlere Neigung der Oberflächen
der Heizplatte g bestimmt wird.
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Der Eintrag 7 der Kammer i ist von konvergentem Querschnitt und wird
teilweise durch eine aufwärts gerichtete Verlängerung der Stirnwand 3 der Kammer
und eine konvergierende entgegengesetzte Wandung 33 gebildet, die so angeordnet
ist, daß der einlaufende Vermiculit dicht zu dem höheren Rand der ersten Heizplatte
9 in der Kammer i geleitet wird. Der Auslauf 12 des Fülltrichters geht in den Einlauf
7 der Kammer i mit Spielraum hinein. In ähnlicher Weise besitzt auch das Auslaufende
18 des Brüdenrohrs 16, wenn es durch die Wandung i9 der Abscheidekammer 22 geht,
Spielraum, um die nötige Bewegungsfreiheit beim Einstellen sowie der Schwingbewegung
der Kammer i zu haben.
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Die vorgetrockneten aufbereiteten, in der Hammermühle vermahlenen
und dann gesichteten Vermiculitteilchen werden dem Fülltrichter i i aufgegeben und
dann in genau zugemessener Menge, wie sie durch die Drehzahl des mit Taschen versehenen
zylindrischen Körpers 1 ¢ bestimmt wird, dem oberen Ende der oberen Heizplatte 9
aufgegeben. Infolge der den Heizplatten erteilten Schwingbewegung fließt der Vermiculit
nacheinander über die Oberflächen der Heizplatten unter Wechsel der Berührung zwischen
den einzelnen Teilchen und den Heizplattenoberflächen, insbesondere wenn sie bei
Stufe io von einer Heizplatte auf die nächste fallen, um schließlich am Auslauf
9 herauszukommen.
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In der wahlweisen Konstruktion, wie sie durch die Fig. 2 dargestellt
wird, ist die die Heizplatte o enthaltende Kammer i ortsfest, die Oberfläche der
Heizplatte praktisch horizontal, und der zu behandelnde Vermiculit wird in den Einlauf
7 zu dqr Kammer i aus einem Trichter i i aufgegeben, der, wie vorher, mit Mitteln
13, 14 und 15 zur Regulierung der Zufuhr versehen ist, wobei der Auslauf 12 des
Fülltrichters mit dem Einlauf 7 der Kammer fest verbunden ist. Ein Brüdenrohr 16
führt in diesem Falle direkt vom Innern der Kammer i in die freie Luft.
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Außerhalb der Kammer i, am Einlaufende derselben, ist ein Gebläse
34 angebracht, welches einen Strom vorgewärmter Luft durch die Stirnwand 3 der Kammer
i und über die Oberfläche der Heizplatte g bläst. Das Aufnahmeende 35 der Heiz,
platte 9 befindet sich im Abstand von der Stirnwand 3 der Kammer i, und ein Querprallblech
36 erstreckt sich mit Neigung nach abwärts von der Stirnwand 3 von einer Linie unterhalb
des Einlaufs 7 bis zu einer Linie oberhalb des Aufnahme-@endes 35 der Heizplatte
und in geringem Abstand von diesem, wobei die Unterkante dieses Prallblechs 36 mit
dem Ende 35 der Heizplatte 9 einen engen Querschnitt für den Durchgang der Luft
bildet, die von dem Gebläse 34 geliefert wird, um sie über die Oberfläche der Heizplatte
zu 'richten. Auch dient das Prallblech 36 dazu, das von dem Fülltrichter 11 kommende
Vermiculit auf das Empfangseide der Heizplatte 9 zu richten.
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Das Brüdenrohr 16 wird in diesem Falle durch eine senkrechte Rohrlänge
gebildet, und dieses Rohr ist dicht über der Kammer i mit einem Mantel
37
umgeben. Ein Einlaß 38 ist für den Eintritt atmosphärischer Luft in den
Raum zwischen den Brüdenrohr 16 und dem Mantel 37 am unteren Ende des letzteren
vorgesehen, und ein Auslaß 39 nahe dem oberen Ende des Mantels 37 ist durch ein
Rohr 40 mit der Einsaugöffnung des Gebläses verbunden. Dadurch wird eine Quelle
vorgewärmter Luft geschaffen, indem die Vorwärmung durch die Berührung
der
Luft, wenn sie durch den ummantelten Raum strömt, mit der Wandung des Brüdenrohres
16 erfolgt, welch letzteres durch den Durchgang von heißen Dämpfen und Luft, welche
aus der Kamm,er i in das Brüdenrohr eintreten, erhitzt wird.
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Der Auslaß 41 aus der Kammer für den zerblätterten Vermiculit führt
direkt vom Austragende der Heizplatte 9 durch den Boden der Kammer und befindet
sich im Abstand von der Stirnwand 4 der Kammer. Ein Prallblech 42 erstreckt sich
mit nach aufwärts gerichteter Neigung von der der Wandung 4 der Kammer zunächst
gelegenen Seite des Auslasses 41 quer über den Eintritt zum Brüderrohr 16, so daß
zwischen der freien Kante des Prallbleches 42 und der oberen Wandung der Kam mer
i ein beschränkter Durchgang zum Brüderrohr gebildet wird. Das Prallblech 42 dient
dazu, feine Vermiculitteilchen, die durch den Luftstrom mitgerissen werden, gegen
den Auslaß 41 zu abwärts abzulenken. Der geschlossene Raum 43 in der Kammer i jenseits
des Prallbleches 42 dient als Sammelkammer für Staub oder feine Teilchen, die über
das Prallblech hinausgehen sollten.
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Bei dieser Konstruktion geht der zu behandelnde Vermiculit von dem
Fülltrichter i i in regulierter Menge, je nach der Drehzahl des mit Taschen versehenen
zylindrischen Körpers 14, in den Zylinder und wird durch das Prallblech 36 auf das
Empfangserde der beheizten Heizplatte 9 gerichtet, wird dann durch den Strom der
von dem Gebläse 34 gelieferten vorgewärmten Luft veranlaßt, sich längs der Oberfläche
der Heizplatte zu bewegen, wobei im Verlauf dieser Bewegung die Berührung der Teilchen
des leichten Vermiculits mit der Oberfläche der Heizplatte dauernd geändert wird.
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Es ist leicht einzusehen, daß bei jeder Form der Vorrichtung, wie
sie vorstehend dargestellt und beschrieben worden ist, ein stetiger Durchsatz leicht
aufrechterhalten werden kann und daß, falls elektrische Heizmittel zur Beheizung
der Heizplatten, verwendet werden, die Temperaturverhältnisse innerhalb der Heizkammer
leicht einreguliert und gehalten werden können, wobei man von jeder geeigneten und
bekannten Form wärmeempfindlicher oder thermostatischer Kontrolle Gebrauch machen
kann, um den Heizstrom zu den Heizplatten zu regulieren. Die nachteiligen Wirkungen
fluktuierender Mummen und ihrer Berührung mit dem Vermiculit werden vermieden, auch
brauchen keine Pausen für die Beseitigung der Verbrennungsprodukte eingelegt zu
werden.