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Verfahren und Einrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Perlenleim
Es sind Verfahren bekannt, um Leim in Gestalt von Perlen dadurch zu gewinnen, daß
Leimlösungen in Kühlbäder eingetropft werden, die aus mit den Leimlösungen nicht
mischbaren Flüssigkeiten bestehen, wie Benzol, Benzin, Schwefelkohlenstoff, Tetrachlorkohlenstoff,
Trichloräthylen, Tetrachloräthan (s. beispielsweise die deutsche Patentschrift
296 5z2 und die italienische Patentschrift 2a8 6o4). Innerhalb des Kühlbades
erfolgt so die Gelatinierung der Leimtropfen, die dann vom Boden des im allgemeinen
aus einer oder mehreren zylindrischen Säulen bestehenden Behälters entfernt werden
und der üblichen Trocknung unterworfen werden müssen, um zum Handelsprodukt zu gelangen.
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Es ist auch bereits bekanntgeworden, eine zweite Kühlstufe, die gemeinsam
mit der ersten angeordnet ist, einzuschalten und in dieser zweiten Kühlstufe eine
rotierende Bewegung auf die Leimperlen auszuüben.
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Die technische Ausführung dieser Verfahren bietet jedoch bedeutende
Schwierigkeiten, sei es in bezug auf die Stadien des Gelatinierens und Trocknens
der Leimtropfen, sei es in bezug auf die erforderlichen mechanischen Vorrichtungen.
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Es liegt ja auf der Hand, daß die Leimtropfen den Boden des Kühlbades
in möglichst vollkommen gelatiniertem Zustand erreichen sollen oder zumindest in
einem solchen Zustand, daß sie den weiteren Behandlungsgängen unterworfen werden
können. Hieraus folgt die Notwendigkeit sehr hoher Säulen, da notwendigerweise als
Medien Flüssigkeiten ge= ringen spezifischen Gewichtes verwendet werden
müssen,
in denen die Leimtropfen schneller fallen. Diese Flüssigkeiten entwickeln ferner
oft giftige oder feuergefährliche Dämpfe, welche die für die Wirtschaftlichkeit
des Verfahrens unbedingt erforderlichen W iedergewinnungsoperationen erschweren.
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Ebenso offensichtlich sind die Schwierigkeiten, denen man begegnet,
wenn man die Leimtropfen, die anfänglich noch plastisch sind und zum Zusammenkleben
neigen, mechanischen Behandlungsgängen unterwirft, abgesehen von der Notwendigkeit,
die Tropfen selbst von der einen in die andere Apparatur überzuführen. Endlich darf
das Problem der Trocknung nicht vergessen werden, das im Leimfach spezifische Schwierigkeiten
bietet und besonders in der Sommerperiode heikel ist.
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In der Absicht, die erwähnten Übelstände zu beseitigen und eine kontinuierlich.
arbeitende Einrichtung zu schaffen, wurden vor allem die grundlegenden Faktoren
näher untersucht, welche bestimmend sind für das Gelatinieren der Leimlösungen in
Tropfenform in mit den betreffenden Leimlösungen nicht mischbaren Flüssigkeiten
sowie für das Fertigtrocknen der gelatinierten Leimtropfen. Diese experimentellen
Untersuchungen haben insbesondere folgendes ergeben: Die Bedeutung, die für- den
Zweck des Gelatinierens als auch für den des Trocknens dem Umstand zukommt, daß
die Leimtropfen ein praktisch genommen konstantes und gleichförmiges Volumen besitzen;
die Zweckmäßigkeit, Flüssigkeiten niedrigen spezifischen Gewichtes zu verwenden,
unter denen das Petroleum gegenüber den für diesen Zweck bereits bekannten Flüssigkeiten
bedeutende Vorteile bietet wegen seiner geringen Flüchtigkeit und folglich geringen
Verdampfungsverluste und praktisch genommen keiner Explosionsgefahr; die Möglichkeit,
das oberflächliche Gelatinieren in einem ersten Bad erfolgen zu lassen und dann
bis auf den Kern in einem zweiten Bad zu vervollständigen, worin die Leimperlen
einer Rollbewegung unterworfen werden, die sie am Zusammenballen verhindert, wobei
sie eine solche Konsistenz erlangen, daß sie der Zentrifugierung unterworfen werden
können, um die an ihrer Oberfläche haftende Badflüssigkeit zu entfernen; die Notwendigkeit,
die Trocknung der kerngelatinierten Leimperlen allmählich und mit klimatisierter
Luft durchzuführen.
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Auf diesen grundlegenden Untersuchungen fußend, ist ein Verfahren
ausgearbeitet worden, welches Gegenstand vorliegender Erfindungen bildet und im
wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, daß Leimlösungen in Gestalt von Tropfen
praktisch konstanten und gleichmäßigen Volumens in einem ersten Bad gekühlten Petroleums
oberflächlich gelatiniert werden, wonach sie durch die Kühlflüssigkeit selbst in
ein zweites analoges Bad gebracht werden, worin die Leimperlen bis in den Kern fertig
gelatiniert werden und dabei einer rollenden Bewegung ausgesetzt werden. Die gelatinierten
Leimperlen werden hiernach der Zentrifugierung unterworfen, um das noch daran haftende
Petroleum zu entfernen, und werden dann vorgetrocknet bis zur Bildung der sogenannten
Haut, worauf das Fertigtrocknen auf Handelsprodukt erfolgt. Diese beiden aufeinanderfolgenden
Trocknungsvorgänge erfolgen durch Umlauf klimatisierter Luft, von der die sich ansammelnde
Feuchtigkeit mit an sich bekannten Mitteln ausgetragen wird.
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Weiter wird die Kühlflüssigkeit in das erste Bad in der Weise eingeführt,
daß sie mit ihrer Strömung das Austragen der oberflächlich gelatinierten Leimperlen
aus dem Bodenteil des Bades selbst begünstigt und gleichzeitig im Oberteil des Bades
eine aufsteigende Bewegung hervorruft, welche die Fall-Bewegung der Leimtropfen
verlangsamt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die betreffende erfindungsgemäße
Einrichtung werden in nachstehendem näher beschrieben unter Bezugnahme auf die schematischen
Zeichnungen, die zur Erläuterung und nicht in einschränkendem Sinne gegeben werden.
Darin stellt dar Fig. z ein Gesamtschema der ganzen Einrichtung, Fig. 2 einen Vertikalschnitt
durch die Tropfvorrichtung, Fig.3 einen Vertikalschnitt durch die Kolonne für das
erste Gelatinierbad mit der betreffenden Leimperlenaustragsvorrichtung, Fig. q.
ein Detail der Leitung zur Verteilung der Kühlflüssigkeit in der Kolonne der Fig.
3, Fig. 5 und 6 Schnitte durch Fig. 3 längs I-1 bzw. II-II, Fig. 7 einen Schnitt
durch die Stationiervorrichtung für das zweite Gelatinierbad, Fig. 8 und 9 Schnitte
durch Fig. 7 nach I-1, welche die Arbeitsweise der Vorrichtung zum Austragen der
gelatinierten Leimperlen zeigen, Fig. zo einen Vertikalschnitt durch die selbstaustragende
Zentrifuge zur Wiedergewinnung der Kühlbadflüssigkeit.
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Die im Trog r enthaltene Leimlösung wird durch eine Pumpe 2 in die
Tropfvorrichtung 3 gedrückt. Letztere (Fig. 2) besteht aus einer pneumatischen Lunge
21, die mit dem darunter befindlichen Sprühkopf 22 verbunden ist; ein Manometer
dient zur Kontrolle des Druckes in der Lunge, während eigens vorgesehene Heizmäntel
23 bzw. 23' die Konstanz der Temperatur und mithin der Viskosität der Leimlösung
sowohl in der Lunge als auch im Sprühkopf gewährleisten. Im Anschlußstück zwischen
Lunge und Sprühkopf sind ein selbsttätiges intermittierendes Ventil 24 (betätigt
durch eine nicht dargestellte Vorrichtung), das die Frequenz der Zuläufe je Zeiteinheit
bestimmt sowie ein darunter befindlicher Drosselhahn 25 vorgesehen, durch den es
möglich ist, das Volumen der Zulaufflüssigkeit zu regeln. Der kegelförmige Sprühkopf
22 besitzt in Nähe seiner Spitze einen Entlüftungshahn 26, der zum Ablassen allfälliger
Luftblasen dient, die sich im Innern ansammeln sollten, während seine Grundfläche
aus einer Platte 27 besteht, in der die kalibrierten Düsen 28 eingelötet bzw. eingeschweißt
sind.
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Wie leicht zu verstehen ist, wird die bei 29 in die Lunge eintretende
Leimlösung durch Wirkung
der Regelorgane 24 und 25 in regelmäßigen
und vorbestimmten Zeitintervallen durch die Düsen 28 in Gestalt von Tropfen aufgegeben,
die alle gleich sind und konstantes Volumen besitzen.
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Die so erhaltenen Leimtropfen fallen in die das erste Gelatinierbad
enthaltende Kolonne 7, wo sie eine oberflächliche Gelatinierung durchmachen und
sich so in noch plastische Leimperlen verwandeln. Diese Kolonne 7 (Fig. 3) besteht
aus einem Zylinder 31, der sich unten in einen umgestürzten Kegelstumpf 32 einfügt,
an den eine selbsttätige Schleudervorrichtung 33 zum Austragen der Leimperlen angeschlossen
ist. Die Kühlflüssigkeit wird an dem größeren Durchmesser des Kegelstumpfes 32 mittels
eines gelochtenVerteilerringes 34 (Fig.4) eingeführt und steigt teilweise im Zylinder
31 hoch, um sich über dessen oberem Rand in den ringförmigen Sammler 35 zu entladen,
aus dem sie bei 36 abfließt; 37 ist eine zylindrische Scheidewand, die verhindert,
daß die in das Bad fallenden Leimtropfen etwa in den Abfluß mitgerissen werden.
Es liegt auf der Hand, daß bei der erfindungsgemäßen Art der Einführung der Flüssigkeit
im zylindrischen Oberteil der Kolonne eine aufsteigende Strömung entsteht, welche
das Fallen der Leimperlen verlangsamt, während im Unterteil die Flüssigkeitsströmung
strebt, die Leimperlen in die darunter befindliche Austragsvorrichtung 33 zu drängen.
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Die Austragsvorrichtung 33 besitzt eine obere ringförmige Kammer 38,
in welche die Flüssigkeit tangential durch die Düse 39 eingelassen wird, derart,
daß eine stark wirbelnde Bewegung entsteht, die durch die Querschnittsverengung
beschleunigt wird, welche der im Unterteil der Austragsvorrichtung vorgesehene Kegel
bildet, während sich besagte Bewegung nicht auf das darüber befindliche Bad übertragen
kann, dank einer Viertelung durch Scheidewän@de4i (Fi.g. 5). Die durch letztere
in: die Austragsvorrichtung dringenden Leimperlen werden durch den flüssigen Wirbel
ergriffen und durch Schleuderwirkung in die untere Ringkammer 42 geworfen, aus der
sie tangential bei 43 austreten (Fig. 6) und zusammen mit der kalten Flüssigkeit
durch die Rohrleitung 8 (Fig. r) in die Stationiervorrichtung 9 gelangen, welche
das zweite Bad enthält, worin die Kerngelatinierung der Leimperlen vor sich geht.
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Wie ersichtlich, bietet die erfindungsgemäßeAustragmethode den großen
Vorteil, daß die noch sehr plastischen Leimperlen bei Erreichendes Kolonnenbodens
ausgetragen werden ohne Inanspruchnahme von mechanischen Mitteln, welche sie beschädigen
könnten.
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Die Stationiervorrichtung 9 (Fig. 7) besteht aus einer durch nicht
dargestellte Mittel um eine feste Welle 72 drehbaren Trommel 7i, in die die Leimperlen
mit der begleitenden Kühlflüssigkeit axial am einen Ende bei 73 eingeführt werden
und die sie am entgegengesetzten Ende durch die Mündung 74 verlassen. Ein mit der
Welle 72 fest verbundener Abstreifer 75 dient zum Ablösen der Leimperlen, die bei
der Drehung des Zylinders 7 1 an dessen Wandungen haftenbleiben sollten,
während eine schraubengängige Schaufel 76, deren Wirkungsweise deutlich aus den
Fig. 8 und 9 zu ersehen ist, die Leimperlen nach beendigtem Gelatinieren austrägt,
indem sie dieselben zusammen mit der Badflüssigkeit in dieAuffangvorrichtung 77
fallen läßt, die das Ganze dem Sieb io zuträgt, wo der größte Teil der wiederzuverwendenden
Flüssigkeit abgeschieden wird, während die Leimperlen zur Schleudervorrichtung i
i gelangen.
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Während der ganzen Dauer ihres Verbleibens in der Stationiervorrichtung
9 sind die Leimperlen in Kühlflüssigkeit getaucht und gelatinieren so vollständig
bis in den Kern, wodurch sie die für die weitere mechanische Behandlung erforderliche
Konsistenz erreichen. Die Drehung der Trommel 71
dient dazu, die Leimperlen
im Bad dauernd in Bewegung zu halten, nicht nur um ihre Wanderung zur Austrittsmündung
hin zu begünstigen, sondern auch um zu verhindern, daß sie sich allfällig miteinander
verkleben, solange sie, wie am Anfang, noch nicht vollständig durchgelatiniert sind.
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Die Schleudervorrichtung ii (Fig. io) besteht aus einem Korb ioi mit
gelochten Wandungen (betätigt durch nicht dargestellte Mittel), in dessen Innerem
sich eine genau in die Korbfläche eingepaßte Schraube io2 koaxial dreht. Diese ihrerseits
durch nicht dargestellte Mittel angetriebene Schraube io2 wird mit größerer oder
geringerer Geschwindigkeit angetrieben als der Korb ioi und dreht sich im selben
Sinn oder im entgegengesetzten Sinn wie letzterer, je nachdem ob die Schraube rechts-
oder linksgängig ist.
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Die feuchten Leimperlen fallen in den Korb ioi durch den Trichter
I03, werden gegen die Wandungen geschleudert und von der Schraube io2 ergriffen,
die sie nach und nach höher bringt, bis sie sie von oben ausstößt, wo sie gegen
die Kuppe 104 stoßen und in eine (nicht dargestellte) kreisrunde Rinne fallen; von
der sie in den Vortrockner 12 (Fig. i) gelangen.
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Ein Außenmantel io5 dient zum Auffangen der durch das Zentrifugieren
herausgeschleuderten Flüssigkeit, die zusammen mit der unter dem Sieb io aufgefangenen
in den Behälter 16 zurückgeführt wird, wo sie neuerdings mittels Schlange mit Salz-Sole-Umlauf
16" gekühlt wird (Fig. i).
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Das Kühlbad wird durch die Pumpe 17 wieder in Umlauf gebracht,
welche die Badflüssigkeit in der vorbeschriebenen Weise durch die Einlässe 34 und
39 in die Kolonne 7 einführt.
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Das Vortrocknen der Leimperlen zur Bildung der sogenannten Schutzhaut
erfolgt in einem ersten Trockner 12" in welchem der heikelste Verfahrensschritt
erledigt wird, wobei gleichzeitig die letzten Spuren von Kühlbadflüssigkeit entfernt
werden.
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Endlich werden die Leimperlen, welche nunmehr die charakteristische
Klebrigkeit verloren haben, in einen Drehrost-Etagentrockner 13 bekannter Bauart
eingebracht, den sie von unten als Fertigprodukt verlassen.
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Erfindungsgemäß erfolgt die Trocknung sowohl im Trockner 12 als auch
im nachfolgenden Trockner 13 durch Umlauf von durch Aerotherme 14 und i5
in
geeigneter Weise erwärmte Luft. Für jeden Trockner entfernt man die durch die Luft
aufgenommene Feuchtigkeit unter Zuhilfenahme der in Frage kommenden bekannten Verfahren,
vorzugsweise mittels Schwefelsäurewäsche, da die so anfallende verdünnte Schwefelsäure
vorteilhaft zur Herstellung von Knochensuperphosphat verwendet werden, die in Leimfabriken
üblich ist.
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Wie aus der Beschreibung hervorgeht, gestattet das erfindungsgemäße
Verfahren sowie die erfindungsgemäße Einrichtung hierzu, einen kontinuierlichen
und in jedem einzelnen Arbeitsgang automatischen Produktionszyklus zu verwirklichen.