NO129461B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og anordning for fremstilling av

porøse korn.

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte og en anordning for fremstilling av porøse korn. Slike korn har en forholdsvis mangeartet an-vendelse, enten i ren tilstand eller sammen med andre stoffer. Som et viktig eksempel kan man nevne bygningsindustrien, hvor det trenges materialer med god varmeisoleringsevne. En slik fordelaktig egenskap har m.a. skumplaster, men disse har hatt en betydelig ulempe i sin lave varmebestandighet og dårlige brannsikkerhet.

Man har forsøkt å tilpasse emulgeringsteknikk, ved siden av på plas-ter også på andre stoffer, for å frembringe et porøst materiale. Således har man forsøkt å emulgere vannglass. Vannglass eller natrium-silikat Na2OSi02H20 består av natriumoksyd Na20 og silikat Si02 samt vann H20. Ved å forandre forholdet mellom disse bestanddeler samt ved bruk av tilsetningsstoffer, får man forskjellige egenskaper på sluttproduktene. Felles for disse er at vannglasskummet har god

varmebestandighet og brannsikkerhet.

Det er kjent å fremstille porøse korn av vannglass ved at en vannglass-løsning blir bragt i dråpeform på et underlag som dråpene tørres på og løsnes fra, hvoretter dråpene underkastes en ettervarming slik at det skjer en vannfordamping og derved oppesing og ekspansjon av kornene. For gjennomføring av varmebehandlingen er det hittil blitt benyttet hovedsakelig strålevarme, f.eks. som beskrevet i DAS nr. 1.201.227,

noe som byr på forskjellige økonomiske og praktiske problemer.

Hensikten med oppfinnelsen er å skaffe en fremgangsmåte for varmebehand-ling, som kan gi et gunstig sluttprodukt med ensartete korn på en rime-lig måte og med mulighet for bruk av enkelt utstvr. Dette kan ifølge oppfinnelsen oppnås ved den fremgangsmåte som er beskrevet i patentkrav 1. Oppfinnelsen omfatter også en anordning for gjennomføring av denne fremgangsmåte, som er beskrevet i patentkrav 3. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av henholdsvis patentkrav 2 og 4.

Oppvarmingen ifølge oppfinnelsen

av det dråpeformete vannglass innebærer betydelige fordeler sammen-lignet med oppvarming av materiale som befinner seg x en annen form. Således skjer fordampingen av vann ved store stykker bare ved vannglassets overflate, hvorpå dette overflatesjikt blir hårdt og hin-drer fordampning fra stykkets indre deler på grunn av ytre varme. Dersom man forsøker å eliminere denne ulempe ved hjelp av indre til-førsel av varmeenergi, for eksempel med mikrobølger, blir fremgangsmåten forholdsvis kostbar i forhold til det rimelige vannglass og til den pris som er akseptabel for sluttproduktet. På den annen side gir oppdelingen av vannglasset i små partikler forut for oppvarmingen en struktur som i forhold til sluttproduktets formål er for finkornet, uten lenger å ha de gode termiske isolasjonsegenskaper som de porøse vannglasskorn som kan frembringes med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen varmes vannglassdråpene opp i

en varm gass som omgir dråpene. Fordelen ved dette er at det oppnås en effektiv fordamping av vannet og at dråpene holdes atskilt til de er tilstrekkelig hårde. Ved begynnelsen av oppvarmingstrinnet foreligger det imidlertid en risiko for at dråpene fester seg til hverandre. Dette er særlig uheldig siden vannglasset har en god hefte-evne, slik at atskillelsen av dråpene senere er'vanskelig. For å motvirke denne ulempe og for å motvirke den risiko som finnes ved begynnelsen av oppvarmingen for at dråpene skal klebe seg sammenet-

føres dryppingen først mot en varm flate hvor dråpene, etter å ha vært skilt fra hverandre i et- visst tidsrom, blir så faste, at når de løsnes fra den varme flate for etteroppvarming i en gass, foreligger det ikke lenger risiko for at dråpene skal henge sammen. Dråpenes oppholdstid på den varme flate og flatens temperatur styres og regu-leres tii passende verdier mellom 180 og 5 sekunder, henholdsvis 200 - 400 ° C, avhengig av vannglassets sammensetning, og tørrstoff-innhold og dråpenes størrelse. Kvaliteten av den varme flate har og-så vist seg å være av betydning.

Ved innledende forsøk har man som varm flate benyttet overflaten av en polert skive som var fremstilt av rustfritt stål. Flatens temperatur varierte mellom 300 og 450 ° C. Ved disse forsøk kom man til det resultat, at ved en temperatur på omtrent 400 <0> C var en egnet oppholdstid omtrent 24 sekunder. Da hadde vannglassdråpene tørket, blitt løse, svellet og hårdnet i den utstrekning, at de fordelaktig kunne etteroppvarmes i en gasstrøm. På den annen side kunne dråpene fremdeles lett løsnes fra den varme flate.

Når man forsøkte å forkorte dråpenes oppholdstid på den varme flaten ga anvendelsen av Teflon-belegg på flaten særlig gunstig resultat. Med en temperatur på 325 ° C kunne oppholdstiden kortes ned til 15 sekunder. Dråpene løsnet lett fra den varme flaten og det forelå ikke lenger risiko for at de skulle feste seg til hverandre under etteroppvarmingen.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen består neste trinn, etter drypping av vannglasset og oppvarmingen utført på flaten, av frigjø-ring av vannglassdråpene fra den varme flate. Ifølge, en utførelses-form skjer dette ved å vende den varme flate ned. Frigjøringen skjer da ved hjelp av tyngdekraften. Det er også mulig å benytte en skråttstillt flate og risting og mekanisk frigjøring eller skraping ved

hjelp av en luftstrøm. Også forskjellige kombinasjoner av slike løs-ningsmåter er mulige. Dette skal beskrives nærmere i forbindelse med beskrivelsen av enkelte utførelsesformer av den anordning som hører til oppfinnelsen.

Det siste : trinn av fremgangsmåten består i etteroppvarming til den ønskete vannmengde har fordampet. Ved denne etteroppvarming fort-setter tørringen, o<pp>løsingen, svellingen og herdningen av vannglassdråpene. Ved innledende forsøk er vannglassdråpene blitt tappet fra en høyde på 3,7 meter ned mot en varm luftstrøm. Temperaturen varierte mellom 500 og 900 ° C. Ved denne etteroppvarming svellet kornene til sitt endelige volum.og fikk tilstrekkelig fasthet til å kunne tas ut av oppvarmingsgassen. Kornstørrelsen varierte mellom 5 og 10 mm og volumvekten mellom 50 og 100 kg/m .

En anordning ifølge oppfinnelsen beskrives i det følgende under hen-visning til tegningen, hvori: Fig. 1 viser et skjematisk vertikalsnitt gjennom en utførelsesform.

Fig. 2 viser et delsnitt etter linje II - II i fig. 1.

Fig. 3-5 viser skjematisk forskjellige utførelsesformer av det organ som danner den varme flate ved anordningen ifølge oppfinnelsen.

Vannglass mates til anordningen gjennom et rør 1 som er beskyttet mot overflødig varme ved at det er plassert i et kammer 2 som er termisk isolert fra den egentlige anordningen. Rørets 1 nedre del er forsynt med hull, hvorfra vannglasset dryppes ned på en sylinder-formet trommel 3 som roterer som vist i figur 1 med en pil. Trommelen varmes med gass, væske eller elektrisk. På trommelens 3 ytter-flate er det anbragt et Teflon-belegg 4 som vannglasset dryppes imot i dråper 5 fra røret 1 gjennom de nevnte hull. Belegget 4 har den egenskap, at det beskytter trommelen 3 mot korrosjon som ellers ville blitt forårsaket av vannglasset. Dessuten tåler flatebelegget 4 godt varme og letter fremfor alt frigjøringen av dråpene 5 fra trommelen under tyngdekraftens påvirkning når dråpen er beveget over på trommelens underside. Løsningen av dråpene 5 fra trommelen 3 er i eksem-pelet i figur 1 sikret ved hjelp av en luftstråle som kommer fra et munnstykke 6 samt med en mekanisk skrape 7. Vannglassdråpene 5, som er løsnet fra trommelen 3, 4 som danner den varme flate, er blitt innledende tørket, svellet, oppløst og herdet og de faller så ned i et underliggende etteroppvarmingskammer 8, hvor det skjer en omdan-ning til porøse korn 9, som i en syklon 10 skilles fra gasstrømmen ved at kornene tas ut ved syklonens nedre ende med et skovlhjul 11 samtidig som gassene føres bort fra syklonen 10 gjennom et sentralt rør som befinner seg i dens øverste del. Dette forløp er anskuelig-gjort med piler i figur 1. Varmgass føres inn i etteroppvarmings-kammeret 8 med tilstrekkelig stor hastighet nedenfra.

De innledende forsøk har vist, at den etteroppvarming av vannglass-kornene som gjennomføres i kammeret 8 har stor innvirkning på de po-røse kornsjvolumvekt og holdbarhet. Gassene som strømmer ut av syklonen 10tgjennom røret 12 kan utnyttes, enten ved resirkulering eller ved at varmeenergien utnyttes i en varmeveksler.

I den utførelsesform av anordningen ifølge oppfinnelsen som er vist

i figur'3, dannes den varme flate av en skive 13 som vendes trinnvis 180 ° på den måte som er vist med en pil, enten i samme retning eller frem og tilbake. Skiven 13 befinner seg altså i ro så lenge man øn-sker å varme opp dråpene 5 på skiven, hvoretter denne vendes 180 ° slik at de vannglassdråper 5 som ville blitt liggende på undersiden faller av og overdelens flate tar i mot nye vannglassdråper. Figur 4 viser et eksempel hvor den varme flate består av en skråttløpende skive 14 som ved sin øvre ende er opplagret for å kunne utføre en liten vridningsbevegelse og ved sin nedre ende er anordnet til å bli ristet. Skivens 14 hellning vil sammen med ristingen forflytte vannglassdråpene 5 nedad og til slutt bort fra skiven. Figur 5 viser et eksempel hvor den varme flate dannes av et roterende bånd 15.

Som det fremgår av det foranstående, er anordningen ifølge oppfinnelsen enkel i.oppbygning og gir mulighet for stor fremstillingskapasi-tet av porøse korn av vannglass. Vannglasset varmes opp i dråpeform, først på en varm flate og deretter fritt fallende i en varm gassstrøm. De vesentligste deler av anordninger er altså dråpedannelsesanordnin-gen, en varm flate og anordninger for frigjøring av dråpene, fra den

varme flate samt et etteroppvarmingskammer. En mindre vesentlig an-ordningsdel av oppfinnelsen er utskillingsyklonen 10. I enkelte til-feller kan den utelates og utskillingen av kornene fra oppvarmings-gassene kan foretas i selve oppvarmingskammeret 8. Konstruksjonen av dette etteroppvarmingskammer 8 kan naturligvis avvike betydelig fra den konstruksjon som er vist skjematisk i figur 1. Dette gjelder særlig kammerets 8 størrelse og form. Kammeret trenger ikke nødven-digvis være anbragt med hovedaksen vertikalt, men kan også være skråttstillt eller horisontalt. Når det gjelder utformingen av det organ som danner den varme flate, er de nevnte løsninger bare eksemp-ler. Det samme gjelder også de anordninger som benyttes for å løsne vannglassdråpene fra den varme flate. Også oppdelingen i dråper kan skje på forskjellige måter. Foran er det blitt beskrevet hvordan vannglass deles opp i atskilte dråper ved at det slippes gjennom hull. Betegnelsen "dråpe" skal i denne sammenheng oppfattes i en videre betydning. Vesentlig er at det på dette trinn skilles partikler fra

Claims (4)

1. vannglasset og at disse holdes atskilt fra hverandre til de, på grunn av den innledende oppvarming, er blitt så hårde i yttersjiktet, at det ikke foreligger noen risiko for sammenklebing. Dessuten bør dråpenes svelling iakttas, hvilket i praksis betyr at dråpene skal avsettes på den varme flate i tilstrekkelig avstand fra hverandre. Det avhenger av vannglassets aktuelle sammensetning, eventuelle til-setninger, samt tørrstoffinnhold, hvilken fremgangsmåte som skal benyttes for dråpedannelsen. Det felles og vesentlige trekk er at vannglasset på den ene side ikke oppvarmes i store stykker og på den andre side heller ikke i for findelt form. Det er imidlertid ikke skadelig om dråpene i en viss utstrekning avflates på den varme flate. Dette kan påvirkes ved å regulere vannglassets avtappingshastighet mot flaten, f.eks. slik, at den trommel 3 som er vist i figur 1, roterer et lite stykke meget langsomt og deretter, for å skille den mengde som har runnet ned på flaten, svinger hurtig så langt : som skillestrekningen.

   Patentkrav: 1. Fremgangsmåte for fremstilling av porøse korn av vannglass, hvor en vannglassløsning blir bragt i dråpeform på et underlag som dråpene tørres på og løsnes fra, hvoretter dråpene underkastes en ettervarming slik at det skjer en vannfordamping og derved oppesing og ekspansjon av kornene, karakterisert ved at kornene, som blir løsnet i intervaller på 5 til 180 sek. fra det på kjent måte til 200 til 400°C oppvarmete underlag, blir ettervarmet i en oppadstigende varmgasstrøm, idet kornene faller så lenge fritt mot varmgassens strømningsretning at de på grunn av oppesingen og ekspansjonen og det vekttap som forårsakes av vanntapet, begynner å stige med varmgasstrømmen, hvoretter kornene kan samles opp fra oppvarmingsgassen.
2. 2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at temperaturen og strømningshastigheten til den oppadstigende varm-gasstrøm blir overvåket og innstilt på et passende nivå i temperatur-området 400 til 1000°C og i hastighetsområdet 3 til 30 m/sek, avhengig av den ønskete vannuttaks- mengde og -hastighet.
3. 3. Anordning for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge patentkrav 1, som omfatter en anordning for oppdeling av vannglassløsningen i adskilte dråper, et underlag som er egnet for oppvarming og varmholdelse samt anordninger for løsgjiøring av vannglassdråpene fra dette underlag, karakterisert ved at det i tillegg er anordnet et ettervarmingsrom (8), hvori' tørringen, oppesingen og herdingen av de fortsatt adskilte vannglassdråper (9) skjer i en varmgasstrøm, og at uttaksåpningen er anordnet i den øverste del av ettervarmingsrommet.
4. 4. Anordning i samsvar med krav 3, karakterisert ved en syklon (10) som er koblet etter ettervarmingsstrømmen for å skille de porøse korn fra oppvarmingsgassen.