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Vorrichtung zum Granulieren feuchter Pasten Die Erfindung bezieht
sich auf eine Vorrichtung zum Granulieren feuchter Pasten, wie dies in der chemischen
Industrie als Vorstufe eines Trocknungsvorganges oftmals notwendig ist.
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Bei der Herstellung organischer Farbstoffe und Zwischenprodukte wie
auch bei der Erzeugung diverser Pestizide, Pharmazeutika und Gummihilfsmittel tritt
fast in jedem Fall die Notwendigkeit auf, das chemischerseits fertige, in Form einer
wäßrigen Paste (Wassergehalt im allgemeinen zwischen 50 und 80e/o, je nach Produkt
und angewendeter Methode der Vorentwässerung) vorliegende Produkt zu trocknen.
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Der Wassergehalt der organischen Pasten ist, wie angedeutet, sehr
hoch, und die Trocknungstemperatur muß mit Rücksicht auf mögliche Produktschädigungen
oft sehr niedrig gehalten werden. Die Trocknung ist also sehr zeitraubend. Wird
die feuchte Paste zu einem Würstchenhaufwerk verformt (granuliert), welches bei
der Trocknung von der Warmluft durchströmt wird, sind die Wärme- und Stoffübergangsverhältnisse
wesentlich günstiger, als wenn die Luft nur über die kompakte Paste streicht. Daher
wird bei einigen modernen Trockenapparaten die zu trocknende Paste in granulierter
Form auf den Trockner aufgegeben (Bandtrockner, Büttner-Ring-Etagen-Trockner, Wirbelschicht-Trockner,
Querstrom-Trokkenschränke usw.). Die Granulierung der feuchten Pasten ist ein schwieriges
technisches Problem. Die wäßrigen organischen Pasten sind im allgemeinen thixotrop,
d. h., ihre Zähigkeit und damit ihre Formbeständigkeit nimmt bei mechanischer Beanspruchung
rasch ab. Da das Granulat natürlich formbeständig sein muß, ist daher nur ein solcher
Granulator brauchbar, bei dem die zum Granulieren unbedingt notwendige mechanische
Beanspruchung minimal ist. Außerdem darf das einmal geformte Granulat nicht mehr
bewegt werden, bevor es trokken ist, da es sonst wieder zusammenklumpt. Eine besondere
Schwierigkeit bietet das pastige Material dadurch, daß es irgendwie gearteten Granulierwerkzeugen
leicht ausweicht. Alle bekannten kontinuierlichen Pasten-Granuliermaschinen arbeiten
so, daß die Paste von Werkzeugen durch eine gelochte Platte gedrückt wird, wobei
der Lochdurchmesser gleich dem Durchmesser des gewünschten Granulats ist.
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Die Art und Weise, in der die Paste durch die Lochplatte gedrückt
wird, ist jedoch entscheidend für die Qualität der Granuliermaschine.
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Eine für viele Zwecke geeignete, bekannte Form eines Pastengranulators
ist folgende: In einem zylindrischen Gehäuse mit perforierter Unterseite laufen
zwei zylindrische Walzen an einer Halterung planetenartig um. Die Walzen liegen
fast an der Wand des Gehäuses an. Durch Planetengetriebe werden sie neben ihrer
Bewegung um die zentrale Achse der Maschine noch zu einer Rotation um die eigene
Achse gezwungen. Beim Umlauf der Walzen im Gehäuse gerät pastiges Material in den
Spalt zwischen Walze und Gehäuse und wird durch die auf der Unterseite perforierte
Gehäusewand gedrückt.
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Der Granulator arbeitet an sich gut und ist bei geeignetem Gut auch
leistungsfähig. Nachteilig ist, daß schmierendes Material an der glatten umlaufenden
Walze leicht abgleitet und ausweicht. Es bleibt längere Zeit im Granulator, und
seine Zähigkeit nimmt durch die mechanische Beanspruchung stark ab, ehe es durch
die Lochplatte gepreßt wird, was zu nicht formhaltigen Granulaten führt.
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Es bestand also die Aufgabe, einen Granulator zu konstruieren. der
auch für thixotrope Pasten geeignet ist, wobei also auf die Paste nur ein Mindestmaß
an Rühr- und Knetarbeit ausgeübt werden darf.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Granulieren feuchter Pasten,
die aus einem feststehenden waagerechten zylindrischen Gehäuse mit gelochter Unterseite
und mit zylindrischen, an der Innerseite des Gehäuses planetenartig umlaufenden
Walzen besteht, ist dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Gehäuse die Form
eines Zahnkranzes hat und die umlaufenden Walzen dazu passend verzahnt sind und
daß aus dem Gehäuse ein Stück herausgeschnitten ist, derart, daß nur die gelochte
Unterseite, schmale zur Führung der Walzen ausreichende Randstreifen im oberen Teil
des Zahnkranzes und die Stirnwände erhalten sind.
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Zweckmäßig ist eine an sich bekannte Dosiervorrichtung mit zwei Stachelwalzen
vorgeschaltet.
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Vorteilhaft ist die Anzahl der umlaufenden Walzen größer als zwei.
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Die Lochungen der Unterseite des Gehäuses sind insbesondere auf Zahnkopf
und Zahngrund angebracht.
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Die zu granulierende Paste wird mit Stachelwalzen, die zugleich die
Aufgabe des Dosierens haben, vorzerkleinert. Durch Kämme wird verhindert, daß die
Stachelwalzen von der klebenden Paste zugesetzt werden. Das Verhältnis der Drehzahl
der Stachelwalzen zu der der Hauptantriebswelle ist so zu wählen, daß sich im Inneren
des Granulators keine Paste ansammeln kann, d. h., die Stachelwalzen müssen etwas
weniger Paste zugeben als die Leistung der Granulierwalzen beträgt. Durch seitliche
Begrenzungen wird verhindert, daß die Paste in der Granulierzone seitlich ausweichen
kann.
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Zur besseren Veranschaulichtung dienen die Zeichnungen F i g. 1 und
2.
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In dem mit Verzahnung versehenen Gehäuse 1 laufen um die Achse 5
die beiden verzahnten Walzen 2 planetenartig um. Die Paste wird von oben aufgegeben,
sie passiert die Stachelwalzen 3, die durch den Kamm 4 von anhaftender Substanz
befreit werden, und fällt in das verzahnte Gehäuse 1, wo sie von den Walzen 2 durch
die Löcher der Unterseite des Gehäuses gedrückt wird und das Gehäuse in Würstchenform
7 verläßt. Das Seitenteil 6 dient zur seitlichen Begrenzung, so daß die Paste an
der Seite nicht entweichen kann. Die Führung der verzahnten Walzen 2 erfolgt im
oberen Teil des Gehäuses durch die Randstreifen 8. Dieses obere Gehäuseteil besteht
nur aus den Stirnwänden 9 mit diesen Randstreifen 8.
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Die Leistung ist, bezogen auf die Apparategröße und die Antriebsleistung,
sehr hoch. Der Granulator ist für alle pastenartigen Materialien geeignet. Sein
Vorteil ist, daß der Innenraum stets frei von zu granulierender Paste ist. Die durch
die Stachelwalzen aufgegebene Paste wird sofort von den relativ rasch umlaufenden
Granulierwalzen (Drehzahl der Hauptwelle etwa lOUpM) erfaßt und durch die Löcher
gepreßt. Es tritt nur eine sehr kurzzeitige mechanische Beanspruchung der Paste
auf, die nicht zu einem Zähigkeitsabfall führt, wie es bei thixotropen Pasten bei
längerem Kneten unbedingt eintritt.
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Der Hauptvorteil gegenüber den bisherigen Vorrichtungen mit glatter
Granulierbahn und glatten Walzen liegt darin, daß durch die Verzahnung die Paste
nicht wegrutschen kann und damit ein mehrfaches Durchkneten, das zu einem Zähigkeitsabfall
führen kann, vermieden wird. Dadurch arbeitet der erfindungsgemäße Granulator mit
hohem Wirkungsgrad.
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Das Gehäuse selbst kann aus Blech mittels einer Lehre gebogen werden.
Gegebenenfalls kann auch Kunststoff dazu Verwendung finden.
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Schließlich kann auch die Anzahl der umlaufenden Walzen über zwei
hinaus erhöht werden, wodurch bei gleicher Umdrehungsgeschwindigkeit die Leistung
pro Zeiteinheit erhöht werden kann und außerdem der Granulatausstoß gleichmäßiger
wird.