DE1269752B - Verfahren und Vorrichtung zum Nasskoernen von Russ - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Nasskoernen von RussInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
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Int. Cl.:
Deutsche Kl.:
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C09c
BOIj
22f-14
12 g-1/01
12 g-1/01
1269 752
P 12 69 752.8-41
13. Oktober 1961
6. Juni 1968
P 12 69 752.8-41
13. Oktober 1961
6. Juni 1968
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Naßkörnen von Ruß, wobei Ruß und eine wäßrige Flüssigkeit
einem rotierenden Körnungsmischer zugeführt werden, der mit praktisch konstanter Drehzahl umläuft,
wobei feuchte Rußkörner gebildet werden, deren Feuchtigkeitsgehalt innerhalb eines vorbestimmten
Bereichs gehalten wird.
Üblicherweise wird gekörnter Ruß in Körnungsmischern angefeuchtet. Bei einem bekannten Verfahren
wird ein Körnungsmischer verwendet, der etwa die Form eines Knetmischers aufweist. Diese Vorrichtung
hat eine Trommel, die eine Axialwelle besitzt, bei der Radialstäbe spiralförmig in Längsrichtung der
Welle angeordnet sind. Diese Stäbe haben ursprünglich Spitzen in Form eines Meißels und einen kleinen
Abstand von der Trommel, so daß beim Drehen des Mischers Wasser und Ruß, die in den Mischer eingeführt
werden, vollständig gemischt werden. Bei diesem Verfahren erhält man nasse Körner, wenn
Wasser und Ruß in richtigen Anteilen in den Mischer so eingeführt werden. Der Wassergehalt liegt bei diesem
Verfahren im Bereich von 42 bis 58 Gewichtsprozent der Mischung, und die Menge der Körner wird größer,
wenn der Wassergehalt innerhalb des engeren Bereichs von etwa 46 bis 54 Gewichtsprozent gehalten
wird.
Es ist ein weiteres Verfahren bekannt, bei dem jedoch der Ruß im wesentlichen trocken gekörnt wird
und Wasser in geringen Mengen auf die bereits gebildeten Körner gesprüht wird, um den Staubgehalt
der Körner zu vermindern.
Da es bisher keine Möglichkeit gibt, die Strömung des Rußes in den Körnungsmischer genau zu messen
und zu dosieren, ist die Steuerung des Naßkörnungsverfahrens schwierig, und die Qualität der Körner
schwankt sehr stark.
Es wurde nun jedoch festgestellt, daß sich die Leistung oder der Strom des Motors, der den Körnungsmischer
antreibt, verändert, wenn die Anteile von Wasser und Ruß in einem Bereich, der 42 bis
58 Gewichtsprozent Wassergehalt umfaßt, verändert werden. Ein hoher Wassergehalt innerhalb dieses
Bereichs erfordert eine größere Leistung als ein geringerer Gehalt. Da die Strömung des lockeren Rußes
notwendigerweise veränderlich ist, so ändert sich der Wassergehalt in dem Körnungsmischer, und dies
kann rasch an einem Leistungsmeßinstrument abgelesen werden. Das Naßkörnungsverfahren kann
daher wirksam gesteuert werden, indem ein Amperemeter oder Wattmeter im Kreis des Elektromotors und
ein Ventil in der Wasserleitung betätigt wird, die in den Körnungsmischer führt, so daß die Wassermenge
Verfahren und Vorrichtung zum Naßkörnen
von Ruß
von Ruß
Anmelder:
Phillips Petroleum Company,
Bartlesville, OkIa. (V. St. A.)
Vertreter:
Dr. F. Zumstein, Dr. E. Assmann
und Dr. R. Koenigsberger, Patentanwälte,
8000 München 2, Bräuhausstr. 4
Als Erfinder benannt:
Carl Ellsworth Alleman, Bartlesville, OkIa.
(V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V.St.v.Amerika vom !.August 1961 (128 445)
vermindert wird, wenn die Leistung zunimmt und gesteigert wird, wenn die Leistung unter einen bestimmten
Wert absinkt.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, die Flüssigkeitszufuhr beim Naßkörnen von Ruß abhängig von der
für den Körnungsmischer erforderlichen Leistung zu steuern.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die für die Drehung des Mischers bei dem gewünschten
Feuchtigkeitsgehalt erforderliche Leistung bestimmt wird und daß die zugeführte Flüssigkeitsmenge erhöht
wird, wenn diese Leistung abnimmt, und herabgesetzt wird, wenn diese Leistung zunimmt.
Durch die erfindungsgemäße Steuerung wird eine höhere Kapazität des Körnungsmischers als bei bekannten
Anlagen erreicht. Außerdem erzielt man eine gleichmäßige Korngröße und infolge dieser gleichmäßigen
Korngröße eine relativ konstante Temperatur des Erzeugnisses.
Ein weiterer Vorteil liegt in der höheren Trocknerkapazität, die durch die gleichmäßigere Temperatur
des Produktes, deren Abweichungen nur etwa ±22°C betragen, möglich gemacht wird. So konnte beispielsweise
der Tagesausstoß eines Trockners auf 3400 kg gesteigert werden, obwohl dieser nur für eine Kapazität
von 2500 kg ausgelegt war. Auch ist eine verhätlnis-
809 558/360
3 4
mäßig genaue Messung der zugeführten Rußmenge des Dreiphasenmotors 22 gemessen, und dieses In-
bzw. der Rußzufuhrgeschwindigkeit möglich. strument gibt ein pneumatisches Signal ab, das von
Zur Erläuterung sei ausgeführt, daß bei einer vor- dieser Stromstärke abhängig und dem in Ampere
gegebenen Körnungsanlage festgestellt wurde, daß gemessenen Strom im wesentlichen proportional ist.
konstant gute Körner erzielt werden können, wenn 5 Das Signal geht durch die Dämpfungseinrichtung 40,
das Amperemeter, das im Stromkreis des Motors vor- in der starke Schwankungen ausgeglichen werden,
gesehen ist, 8,5 bis 9,5 A anzeigt, und daß eine Ab- und es gelangt als gedämpftes Signal zum Hauptweichung
von diesem Bereich die Bildung von Körnern regler 36, der je nach seiner Einstellung ein Druckluftzur
Folge hatte, die zu trocken oder zu naß waren. signal im Bereich von 0,2 bis 1,05 atü an den Neben-Gute
Körner hat man, wenn kein Staub in einer Probe io regler 34 abgibt. Der Regler 36 nimmt ein Signal von
vorhanden ist, der ein Zeichen für Trockenheit ist, dem Strömungsmesser 32 auf, das proportional der
wenn ferner die kleinste Korngröße etwa 3 mm beträgt Strömung der wäßrigen Melasselösung ist, die durch
und wenn die Oberfläche der Körner nicht stark die Leitung 18 geführt wird. Durch den Regler 34
spiegelt, was ein Zeichen für einen hohen Feuchtig- wird dann das Ventil 30 so eingestellt, daß die Strökeitsgehalt
ist. Damit erhält man ein Produkt, das 15 mungsgeschwindigkeit der Lösung proportional zur
nach dem Trocknen eine Massenfestigkeit des ge- Strömungsgeschwindigkeit des in den Körnungskörnten
Rußes von etwa 2,7 atü und ein spezifisches mischer eingeführten Rußes wird, so daß eine beGewicht
von 320 bis 360 kg/m3 hat. Liegt das Ver- stimmte Mischleistung für den Betrieb des Rotors in
hältnis von Wasser zu Ruß nicht in dem angegebenen der Körnungseinrichtung 10 bestimmt wird. Das vom
Bereich oder ändert es sich rasch, erhält man uner- ao Regler 36 abgegebene Signal fordert eine bestimmte
wünscht große Körner mit einem Durchmesser bis Strömungsgeschwindigkeit des Wassers oder der
herauf zu 10 mm. wäßrigen Lösung in der Leitung 18. Der Regler 34
Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung vergleicht das vom Regler 36 kommende Signal mit
wird im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert, dem Signal des Strömungsmessers 32 der tatsächlichen
die eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungs- 25 Strömung in der Leitung 18, und wenn die Strömung
gemäßen Verfahrens zeigt. unter dem Anforderungssignal des Reglers 36 liegt,
In dieser Zeichnung ist ein Körnungsmischer 10 dann wird durch den Regler 34 die Einstellung des
dargestellt, der in Form ein Knetmischers ausgebildet Ventils 30 so geändert, daß die Strömungsgeschwin-
und etwa 3 m lang ist und einen Innendurchmesser digkeit so lange erhöht oder vermindert wird, bis das
von 50 cm aufweist, wobei an der Axialwelle 12 etwa 3° von der Einrichtung 38 kommende Signal dem vom
46 cm lange Stangen 14 längs einer in Längsrichtung Regler 36 kommenden Signal entspricht,
verlaufenden Spirallinie angeordnet sind. Die Ruß- Die Stromstärke, die durch das System gemessen
zuführleitung 16 mündet im vorderen Teil des Kör- wird, das den Transformator 42, die Einrichtung 38
nungsmischers zusammen mit der Wasserleitung 18, und den von ihrer Einstellung abhängenden Regler 36
und eine Abfuhrleitung 20 führt nasse Körner zu 35 umfaßt, stellt weiterhin den Signalgeber für den
einer (in der Zeichnung nicht dargestellten) strö- Regler 34 so lange ein, bis die gemessene Stromstärke
mungsabwärts angeordneten Einrichtung zum Polie- im wesentlichen gleich dem eingestellten Wert der
ren und Trocknen der Körner. Stromstärke ist.
Ein Elektromotor 22 ist über ein geeignetes Ge- Die Strömung des Rußes wird durch Handein-
triebe 24 mit der Welle 12 des Körnungsmischers 4o stellung der Motorsteuerung am Nockenventil 48 am
verbunden. Der Motor 22 ist mit Leitungen 25, 26 Boden des Behälters 50 eingestellt. Bei industriellen
und 27 an eine Stromquelle, üblicherweise eine Anlagen wird das Nockenventil 48 so eingestellt und
Wechselstromquelle, angeschlossen. betrieben, daß über den gesamten Bereich 635 bis
In der Wasserleitung 18 sind ein Ventil 30 und ein 1500 kg Ruß pro Stunde gefördert werden. Der
Strömungsmesser 32 vorgesehen. Durch einen Reg- 45 Strömungsmesser 32 kann bis zu 1820 kg pro Stunde
ler 34 wird die Stellung des Ventils 30 gesteuert. Ein wäßriger Melasselösung verarbeiten (mit einem Gehalt
zweiter Regler 36 steht mit dem Regler 34 und mit von 0,5 bis 3 Gewichtsprozent, vorzugsweise 1 bis
einer elektropneumatischen Einrichtung 38 durch eine 1,5 Gewichtsprozent Melasse). Der größte Bereich der
zur Dämpfung von Druckschwankungen dienende Stromstärke, der bei mehrwöchentlichem Betrieb
Einrichtung 40 in Verbindung. Die Einrichtung 38 ist 5° beobachtet wurde, lag zwischen 8,5 A für 682 kg
über Kreise 44 und 46 über den Abwärtstransformator Lösungsmenge pro Stunde und 10,5 A für eine
42 an eine Phase des Motors 22 angeschlossen. Die Lösungsmenge von 1500 kg/Std. Während dieser
Einrichtungen 30, 32, 34, 36 und 38 arbeiten pneu- Zeit trat eine von Minute zu Minute erfolgende
matisch, und sie werden in üblicher Weise mit Druck- Schwankung von ±0,5 bis ±1 A auf. Diese Schwanluft
von 1,4 kg/cms versorgt. Die Einrichtung 38 kann 55 kung hatte immer eine vergleichbare Streuung der
ein Stromstärkeregistriergerät und einen Übertrager Korngrößen zur Folge, ein Zeichen dafür, daß sowohl
enthalte^dereinDruckluftsignalvonO^bisljOSkg/cm2 die Korngröße als auch die Stromstärke in weniger
abgibt, wobei die Stärke dieses Signals von der als einer Minute auf Änderungen der Verhältnisse
Stromstärke abhängig ist, die durch die Leitung 25 ansprechen. In der Praxis beträgt die Ansprechzeit
fließt. Die Einrichtung 38 kann auch als Thermo- 60 5 bis 10 Sekunden von einer Änderung in der Rußkonverter
ausgebildet sein. menge bis zu einer entsprechenden Änderung der
Der Thermokonverter mißt die Leistung und be- Wassermenge.
rücksichtigt dabei Strom, Spannung und Verlust- Wenn man annimmt, daß der Ruß in einer Menge
winkel. von 1360 kg/Std. durch die Leitung 16 in den Kör-
Bei der oben beschriebenen und dargestellten Aus- 6g nungsmischer 10 geführt wird, wobei diese Menge
führungsform wird durch die Einrichtung 38 die unvermeidlich Schwankungen unterworfen ist, dann
Stromstärke (die im wesentlichen der Leistung pro- wird der Regler 36 so eingestellt, daß man eine prak-
portional ist) in der Leitung 25 oder in einer Phase tisch gleichförmige Strömung der Lösung erhält.
Wenn die Rußmenge den Sollwert von 1360 kg/Std. unterschreitet, dann gelangt mehr Wasser in den
Körnungsmischer 10, als es den beabsichtigten 50% der Gesamtmischung entspricht. Dies hat eine Zunahme
der Leistung zur Folge, die zum Antrieb des Rotors 12 erforderlich ist. Die Zunahme der Leistung
wird unmittelbar durch die Einrichtung 38 gemessen, die ein stärkeres Signal an den Regler 36 abgibt, der
ein Forderungssignal an den Regler 34 gibt, damit die Strömungsgeschwindigkeit der wäßrigen Lösung ge- ίο
ändert, d. h. reduziert werden kann. Durch den Regler 34 wird die Strömungsgeschwindigkeit, die
durch den Strömungsmesser 32 festgestellt wird, mit dem Signal des Reglers 36 verglichen und festgestellt,
daß eine niedrigere Strömungsgeschwindigkeit erforderlich ist. Der Regler 34 gibt dann ein Signal an
das Ventil 30, das die öffnung des Ventils so vermindert, daß die Strömungsgeschwindigkeit proportional zur
Änderung des vom Regler 36 abgegebenen Signals vermindert wird. Wenn die Rußmenge in der Leitung 16
über dem Wert von 1360 kg/Std. liegt, arbeitet das Steuersystem in entsprechender Weise und gibt ein
Forderungssignal an den Regler 34, damit die Wassergeschwindigkeit erhöht wird, und der Regler 34
vergleicht das Forderungssignal mit dem vom Strömungsmesser 32 kommenden Signal und öffnet das
Ventil 30, so daß man die gewünschte größere Wasserzufuhr erhält.
Bei einer beabsichtigten Änderung der zugeführten Rußmenge, z. B. bei einer Änderung von etwa 680 kg
auf 1360 kg/Std., arbeitet das Steuersystem automatisch. Bei zu feuchten Körnern wird weniger Wasser
und bei zu trockenen Körnern mehr Wasser zugeführt.
In der folgenden Tabelle werden Eigenschaften erfindungsgemäß hergestellter Körner mit den Eigenschäften
von Körnern verglichen, die in bekannter Weise hergestellt wurden.
Eigenschaften der Kömer
Erfindungsgemäßes
Verfahren
Verfahren
Bekanntes
Verfahren
Verfahren
40
Massenfestigkeit*) des gekörnten Rußes, atü 6,8 6,4 bis 6,8
Dichte, kg/m3 370 bis 393 373 bis 370
Feinteile, maximal % · · ■ ·
* Die Bestimmung erfolgte nach der ASTM-Vorschrift D1937-62
T (1962).
Die obige Tabelle zeigt die überlegene Qualität der mit dem oben beschriebenen Steuersystem hergestellten
Körner.
Claims (7)
1. Verfahren zum Naßkörnen von Ruß, wobei Ruß und eine wäßrige Flüssigkeit einem rotierenden
Körnungsmischer zugeführt werden, der mit praktisch konstanter Drehzahl umläuft, wobei
feuchte Rußkörner gebildet werden, deren Feuchtigkeitsgehalt innerhalb eines vorbestimmten Bereichs
gehalten wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die für die Drehung des Mischers bei dem gewünschten Feuchtigkeitsgehalt erforderliche
Leistung bestimmt wird und daß die zugeführte Flüssigkeitsmenge erhöht wird, wenn diese Leistung
abnimmt, und herabgesetzt wird, wenn diese Leistung zunimmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitszufuhrgeschwindigkeit
so geregelt wird, daß der Wassergehalt des Rußes im Bereich von 42 bis 58 Gewichtsprozent
liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischer durch einen Elektromotor
angetrieben wird und daß die vom Motor aufgenommene Stromstärke bestimmt und als
Maß für die Leistung verwendet wird.
4. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem rotierenden Körnungsmischer, der eine Zuführung für den Ruß und eine
Zuleitung für die Flüssigkeit, einen Antrieb und einen Strömungsregler in der Flüssigkeitszufuhrleitung
besitzt, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Bestimmung der Antriebsleistung, die
den Strömungsregler für die Flüssigkeit steuert.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb für den Mischer
aus einem Elektromotor (22) besteht, daß eine Einrichtung (38) in den Motorstromkreis angeschlossen
ist, die die Leistung des Motors bestimmt und diese ermittelte Leistung in ein entsprechendes
pneumatisches Signal umwandelt, und daß ein Strömungsmesser (32) zum Ermitteln der Flüssigkeitsströmung
in der Zufuhrleitung vorgesehen ist, der ein pneumatisches Signal proportional hierzu
abgibt, und daß schließlich Einrichtungen (36 und 34) vorgesehen sind, die die Signale aus den Einrichtungen
(38 und 32) empfangen und das Ventil (30) in der Flüssigkeitszufuhrleitung in Abhängigkeit hiervon steuern.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dämpfungsvorrichtung (40)
für pneumatische Pulsationen vorgesehen ist, die das Signal von der Einrichtung (38) aufnimmt und das
gedämpfte Signal an die Einrichtungen (36 und 34) weitergibt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abwärtstransformator (42)
zwischen der Einrichtung (38) und dem Motorstromkreis (46) vorgesehen ist.
In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 948 918, 2 949 349, 962 763.
USA.-Patentschriften Nr. 2 948 918, 2 949 349, 962 763.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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