-
Vorrichtung für chemische Reaktionen aller Art.
-
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung für die
Entziehung des Hydratwassers, Destillationen oder im allgemeinen für alle chemischen
Reaktionen: I. entweder für durch Wirkung der Glühhitze hervorgebrachte Zersetzungen
mit oder ohne Reagens.
-
2. oder zur Oxydation, Reduktion, Verbindung mit Wasserstoff, Verbindung
mit Schwefel und im allgemeinen für jeden Vorgang, der chemische Reagenzien erfordert,
die verschieden sein können, aber so, daß Gleichgewichtznstände stufenweise und
innerhalb bestimmter Temperaturgrenzen erreicht werden,
3. oder
aber auch für beide Vorgänge zu glticher Zeit oder nacheinander.
-
Die Vorrichtung besteht in der Hauptsache I. aus einem Rührwerk,
das aus einer oder mehr archimedischenCchrauben oder Transportschnecken gebildet
wird, die von außen angetrieben in einfachen oder doppelten Metalltrögen angeordnet
sind; diese Schrauben sind mit besonderen Vorrichtungen versehen, die ein Umrühren
der Masse bewirken sollen, um die verschiedenen Elemente der Einwirkung des Reagens
und der Erwärmung auszusetzen und die Vorwärtsbewegung zu verlangsamen, indem z.
B. die Masse teilweise zurückbewegt wird.
-
Die Schraube kann zu diesem Zweck entweder mit Flügeln oder Stegen
versehen sein, die von einem Gang zum anderen verlaufen und so gekrümmt sind, daß
sie Löffel bilden, um die Masse umzuwenden und zu gleicher Zeit teilweise während
der Drehung zurückbewegen, oder aber die Schraubengänge sind mit Löchern oder Öffnungen
versehen, wobei der Metallteil, der zur Bildung der Löcher herausgeschnitten wird,
so aufgebogen ist, daß er eine Art Pflugschar bildet, die in derselben \\eist wie
oben die Flügel die Masse umwendet, indem sie durch die Löcher wieder zurückgeht.
-
Dieser Transporteur kann auch durch eine einfache, mit mehr oder
weniger Löchern versehen Schraube gebildet werden, oder aber auch, wenn nötig, in
Abschnitte geteilt sein, so daß er, ähnlich wie eine \\ asserschraube Flügel bildet.
-
2. aus Deckeln, welche die Metalltröge bedecken und auf diesen befestigt
sind. Die Deckel haben große Entleerungsöffnungen und auf der Innenseite Rinnen,
welche die teilweise kondensierten Produkte aufnehmen und nach außen abführen, damit
sie dem chemischen Vorgang entzogen werden und nicht mehr in die Masse zurückgelangen
können. Um den Abzug des Hydratwassers und unter Einwirkung der Hitze hervorgebrachte
Zersetzungen vornehmen zu können, bildet jeder Trog einen Ofenteil, der auf eine
bestimmte Temperatur erhitzt werden kann. \\ enn die Masse am Ende des ersten Troges
angekommen ist, tritt sie bei der herrschenden Temperatur in einen zweiten Trog
ein, wo:sie bei einer höheren Temperatur einem ähnlichen Vorgang ausgesetzt wird,
und so fort.
-
Die Zahl der Tröge entspricht den Reaktionsstufen und kann so gewählt
werden, daß die erreichte Temperatur dem physikalischen oder chemischen Zustand
entspricht, den man zu erreichen wünscht.
-
\\während des Vorgangs kann man in jeden der Tröge einen Zusatzstoff
in fester, flüssiger oder gasförmiger Form einbringen und der Masse zur chemischen
Reaktion während der Behandlung zuführen. Die entstehenden Erzeugnisse können immer
in gleicher Weise entfernt werden. Die hauptsächlichen Verwendungen dieser Vorrichtung
sind folgende: 1. Schnelle Vasserentziehung für Sägespäne, Holzstücke und andere
zerkleinerungsfällige, verkohlbare Stoffe.
-
2. Destillation ohne Zersetzung durch Glühhitze von Teeren, die bei
niedriger Temperatur entstanden sind, und von natürlichen Isohlenwasserstoffen.
-
3. Verharzung oder Oxydation von Ölen oder ätherischen Ölen.
-
4. Verkohlung bei bestimmter Temperatur und in verschiedenen Abschnitten
von brcnnbaren Stoffen, wie Holzstücken, Torf, Braunkohle usw.
-
5. Polymerisation von kohlenwasserstoffhaltigen Stoffen unter Einwirkung
von oxdienenden oder wasserstoffentziehenden Reagenzien.
-
In der beiliegenden Zeichnung sind drei verschiedene Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Anordnung der Tröge, Steigung und Geschwindigkeit
der Schrauben in jedem Trog können in weiten Grenzen entsprechend der Art der zu
behandelnden Körper sowie der Enderzeugnissc, die man zu erhalten wünscht, geändert
werden.
-
Abb. I ist die Seitenansicht einer mit Stegen versehenen Schraube
einer Ausführungsform.
-
Abb. 2 ist eine Vorderansicht zu Abb. I.
-
Abb. 3 zeigt eine Schraube in Seitenansicht. bei der die Gänge mit
Öffnungen versehen sind, an denen das Metall zurückgebogen ist, um Stege o. dgl.
zu bilden.
-
Abb. 4 ist eine Vorderansicht zu Abb. 3.
-
Abb. 5 ist die Vorderansicht einer Schraube. deren Gänge mit einer
größeren Lochzahl versehen sind als bei Abb. 4.
-
Abb. 6 ist die Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform, bei
der die cchraubcnflächen in Abschnitte geteilt sind,so daß eine Art Flügel schraube
gebildet wird.
-
Abb. 7 zeigt einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform
der Vorrichtung, bei der drei Tröge stufenförmig hintereinander angeordnet sind,
wodurch drei aufeinanderfolgende Reaktionsvorgänge erreicht werden.
-
Abb. 8 ist ein Schnitt nach der Linie X-X in Abb. 7 durch einen der
Tröge.
-
Abb. g zeigt einen wagerechten Schnitt durch den Mauerwerkunterbau,
wobei die Anordnung von Zwischenwänden deutlich wird, wodurch abwechselnde seitliche
Vorsprünge gebildet wcrden, durch welche die Gase zu dauernder Richtungsänderung
gezwungen werden.
-
Abb. 10 zeigt den Ouerschnitt durch eine zweite Ausführungsart, die
in einem geneigten Ofen für fraktionierte Destillation besteht, wobei jeder Trog
auf eine andere Temperatur erhitzt wird. Der unterste Trog hat dabei die höchste
Temperatur.
-
Abb. II und I2 zeigen einen Trog der Vorrichtung in schaubildlicher
Darstellung und im Grundriß. Der Deckel ist abgenommen.
-
Abb. I3 und 14 sind Querschnitte in vergrößertem Maßstabe, der eine
nach der Linie y-v in Abb. I2, der andere nach der Linie z-z in Abb. I2; sie zeigen
die Form des Deckels und die Form einer Zwischenwand, die in der Mitte den Trog
teilt.
-
Die in den Abb. I und 2 dargestellte Schraube wird wie eine archimedische
Schraube von schraubenförmigen Gängen a gebildet. Zwischen diesen Gängen sind Stege
b eingesetzt, die von einem Gang zum anderen reichen.
-
Diese Stege müssen, wie schon oben gesagt. eine löffelartige Form
haben zum Umwenden der Masse und um gleichzeitig die Masse bei der Drehung teilweise
zurückzubewegen.
-
Die in den Abb. 3 und 4 veranschaulichte Schraube hat in den die
Gänge bildenden F1ächen a Löcher oder Öffnungen c, bei denen das zur Bildung der
Löcher aufgestanzte Metall so gekrümmt ist, daß daraus kleine Scharen oder Stege
d von passender Form entstehen, um die Masse umzuwenden, so daß sie durch die Löcher
c zurückgeht; mit diesen beiden Schraubenarten erhält man also eine Pilgerschrittbewegung,
so daß trotz der gewöhnlichen Drehgeschwindigkeit dieser Art Schrauben die Masse
umgekehrt wird und zurückgeht und nur langsam weiter nach vorn vordringt und infolgedessen
vollständig der Einwirkung der Hitze ausgesetzt wird. Das gleiche Ergebnis erhält
man mit einer mit den Löchern c versehenen Schraube gemäß Abb. 5, oder indem man
die Schraubenfläche in Abschnitte oder Fügel c2 teilt, ähnlich wie bei einer M asserschraube.
-
In den Abb. 7 und 8 ist eine Vorrichtung dargestellt', die aus einem
Satz einfacher Metalltröge A besteht, deren Achse etwas geneigt ist und die mit
Deckeln B verschlossen sind. Die in den Trögen sich drehen den Schrauben sind ähnlich
wie die in den Abb. I, 2, 3, 4, 5 oder 6 dargestellten und werden durch Getriebe
c, Ketten oder andere AntIiebsmittel bewegt.
-
Die Deckel B sind mit Rinnen f an der Innenseite nahe dem Rande versehen,
die sich über ihre ganze Länge erstrecken. Diese Rinnen sollen die Kondensationsprodukte
auffangen, damit man diese am tiefsten Punkt durch eine oder mehrere passend angeordnete
Öffnungen g abführen kann.
-
Jeder Trog hat am hochgelegenen Teil im Boden eine Öffnung h, die
durch eine passende Verbindung i zum niedrigen Teil des folgenden Troges führt.
-
Außerdem ist der hohe Teil des Deckels mit einem oder mehreren Löchern
j versehen, die durch eine Röhrenleitung die Verbindung mit den Kondensatoren herstellen.
-
Der letzte Trog rechts vom Beschauer aus (Abb. 7) ist am höchsten
Teil des Bodens mit einer Entleerungsöffnung C versehen, durch welche die verkohlte
Masse entfernt wird, die unter Umständen als Brennstoff zum Heizen der Vorrichtung
Verwendung finden kann.
-
Dieser Trog 4 wird mit Verbrennungsgasen geheizt, die aus einem Generator
oder einem Zirkulationsofen G unter dem ersten Trog kommen. Diese Gase gehen unter
einem Fuchs D hindurch, gelangen unter den zweiten Trog und so fort, bis sie durch
din Schornstein entweichen können. Der erste Trog A1 trägt einen abgedichteten Fülltrichter
E, der mit einem passenden Verschluß, z. B. einer Klappe, ausgerüstet ist.
-
Die Vorrichtung gemäß den Abb. Io, 11 und 12 besteht in der Hauptsache
aus metallischen Doppeltrögen ni, n, die wagerecht in verschiedenen Höhen angeordnet
sind. Durch eine hohle Zwischenwand o von geeigneter Form werden sie voneinander
getrennt, wie sie in der Abb. 10 und in vergrößertem Maßstabe in der Abb. I3 dargestellt
ist. Die Zwischenwand O i e icht jedoch nicht bis an die Enden der Tröge, sondern
läßt einen Durchgang p frei (Abb. I2).
-
Jeder der beiden Tröge enthält eine in der Mitte geteilte Schraube,
deren beide Teile gegenläufig bewegt werden, oder aber es ist nur eine einzige Schraube
a vorgesehen, deren Gänge in zwei gegenläufig gewundene Stücke geteilt sind, wie
es auch in Abb. 12 dargestellt ist.
-
Jeder dieser so ausgerüsteten Tröge wird von einem Deckel q geschlossen,
welcher die in Abb.
-
I3 und' auf der rechten Seite der Abb. 10 dargestellte Querschnittsform
aufweist, so daß er also ein geneigtes Gewölbe bildet. Der Deckel q ist mit Rändern
oder Rinnen f auf seiner ganzen Länge auf der Innenseite versehen, welche die Kondensationsprodukte
aufnehmen sollen.
-
Um eine unmittelbare Verbindung zweier angrenzender Tröge derselben
Einheit zu vermeiden, wird in der Mitte eine Art Kamin u mit einer Zwischenwand
v angeordnet.
-
Die zu behandelnde Masse tritt in der Mitte ein, wo sie so verteilt
wird, wie die Pfeile F in Abb. 12 anzeigen. Unter \ ; Wirkung der ersten Schraube
n bewegen sie sich in den beiden symmetrischen Teilen der Vorrichtung vorwärts,
gehen durch den Durchlaß p und werden von der zweiten Schraube n aufgenommen, die
sie entsprechend den Pfeilen F2 gegen die Mitte des Troges zu bewegt. Von dort geht
die Masse durch einen Mittelkanal r (Abb. I2) in den zweiten gegenüberliegenden
Trog. Um zu verhindern, daß die in dem einen Trog sich entwickelnden Gase mit den
Gasen des unmittelbar darüberliegenden Troges sich vermischen, kann man zwischen
zwei Einheiten eine Verteilertrommel anordnen.
-
Die zu behandelnde Masse bewegt sich, wie aus Abb. 10 zu ersehen,
von oben nach unten.
-
Die nicht kondensierten und von den Rinnen f aufgenommenen Destillationsgase
werden durch verschiedene Öffnungen i abgeleitet, wie man sie in den Abb. 7 und
II an der höchsten Stelle des Deckels sieht. Durch Verbindungen k mit einer Rohrleitung
t werden sie zu den Kondensatoren geleitet.
-
Die Vorrichtung gemäß Abb. Io bildet einen Abzug in Dreieckform,
unter welcher die Heizgase ankommen. Mit Hilfe von Kanälen H und passend verteilten
Vorsprüngen J werden sie von unten nach oben geleitet, so daß die heißesten Gase
mit den untersten Trögen in Berührung kommen und die kälteren Gase mit den oberen
Trögen. Auf diese Weise kann man eine sparsame Heizung und gute Ausnutzung erzielen.
Durch die Öffnungen gehen die Gase schließlich in den Schornstein. Mit dieser Vorrichtung
kann man jede Einheit der Tröge auf eine bestimmte Temperatur erwärmen. Die letzte
Einheit erhält die höchste Temperatur.
-
Die der Glühhitzeeinwirkung unterworfenen Erzeugnisse fließen in entgegengesetztem
Sinne wie die Gase zum Heizen der Vorrichtung, und die gasförmigen Produkte werden
direkt entfernt, ohne mit der heizenden Fläche in Berührung zu kommen, was durch
die Deckelrinnen erreicht wird, welche verhindern, daß die Kondensationsprodukte
wieder in die Tröge zurückgelangen.
-
Die Destillationsprodukte werden, wie oben gesagt, durch Öffnungen
im höchsten Teile des Deckels entfernt, während die Kondensationsprodukte durch
Öffnungen an den tiefsten Stellen abgeleitet werden.
-
Es ist selbstverständlich, daß die hier beschriebenen Ausführungsformen
nur Beispiele sind und daß in jeder Weise an der Anordnung der Tröge, der Deckel,
der Ablaßöffnungen für die gasförmigen und kondensierten Produkte und der Führung
der Gaszirkulation unter den Trögen Änderungen vorgenommen werden können, ohne aus
dem Umfang der vorliegenden Erfindung herauszutreten.