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Verfahren und Vorrichtung zum Brennen von Gips Die Erfindung betrifft
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Brennen von Gips zur Erzeugung von Hartformengips
oder mehr oder minder harten Modellgipsen.
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Der fertig gebrannte Gips kann je nach seiner Verwendung in verschiedene
Gruppen eingeteilt werden, wobei die Gipse der einzelnen Gruppen auch auf verschiedene
Weise erzeugt werden. Der Stuck- oder Baugips wird im allgemeinen im Drehofen kontinuierlich
hergestellt, indem ihm in fortlaufendem Betrieb der gemahlene Rohstein zugeführt
wird. Hierbei steht der Gips in dem Drehoffen unter der unmittelbaren Einwirkung
der Flammen-bzw. der Verbrennungsgase. Die Festigkeit des Stuck- oder Baugipses
ist nur gering.
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Der Formen- oder Modellgips dagegen wird - ebenfalls bei atmosphärischem
Druck - in Kesseln erzeugt, denen der feingemahlene Rohstein periodisch zugeführt
wird und die unter der mittelbaren Einwirkung des Feuers bzw. der Verbrennungsgase
stehen. Die Festigkeitswerte des abgebundenen Formen- oder Modellgipses sind wesentlich
höher und betragen etwa nach 7 Tagen 65 kg/qcm Biegezugfestigkeit bei einer Druckfestigkeit
von etwa zoo bis r2o kg/qcm.
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Der Hartformengips schließlich wird in Autoklaven unter Druck gebrannt,
indem der Rohstein nicht fein gemahlen, sondern nur zu Würfeln von .etwa 30 mm Seitenlänge
zerkleinert wird. Durch die Beheizung des Autoklavs entsteht durch Verdampfung des
frei werdenden Kristallwassers ein Druck, der bis zu etwa 6 atü gesteigert wird,
wonach sich eine längere Nachtrocknung bei atmosphärischem Druck anschließt. - Ein
derartiger
abgebundener Hartformengips besitzt etwa eine Biegezugfestigkeit
von ioo bis iq:o kg/qcm und eine Druckfestigkeit von 340 bis 46o kg/qcm nach 7 Tagen.
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In der Praxis besteht eine wesentliche-Aufgabe darin, eine große Anzahl
von verschiedenen Qualitäten von Modell- oder Formengips herzustellen, wobei die
Festigkeitswerte dieser verschiedenen Qualitäten zwischen den oben angegebenen für
Modell- oder Formengips und denen für Hartformengips liegen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß durch Erhitzen
und Umrühren des feingemahlenen Rohgipses in einem geschlossenen Druckbehälter das
in Dampfform anfallende ausgetriebene Kristallwasser auf einen Drück von 2 bis iö
atü gebracht wird, wobei sich die Höhe des Druckes nach der Härte des gewünschten
Gipses richtet; daß danach unter Fortsetzung der Beheizung der Druck in dem Behälter
allmählich entlastet wird und daß schließlich durch weitere Beheizung bei atmosphärischem
Druck eine Nachtrocknung, des Gipses vorgenommen wird. Falls Hartformengips gewünscht
wird, ist .ein hoher Druck zu wählen, Wobei .das Brennen bei .den nach der oberen
Grenze zu liegenden Druckwerten einen Hartförmengips ergibt, der höhere Festigkeitswerte
aufweist als diejenigen, die weiter oben für den bekannten Hartformengips angegeben
sind. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Zeiten
für das Fertigbrennen des Gipses wesentlich verkürzt werden, womit auch der Herstellungspreis
sinkt. Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus; daß es mit der gleichen Anlage möglich
ist, je .nach Wunsch, sowohl Hartformenr gips als auch mehr oder minder harten Modell-oder
Formengips herzustellen. Auf diese Weise wird erreicht, daß man dien jeweils gewünschten
Hart- oder Formengips mit den gewünschten Festigkeitseigenschaften unmittelbar herstellen
kann.
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Zur Ausführung :des Verfahrens wird der Rohsten vorzugsweise in, einer
Körnung von höchstens 2 mm 0 gemahlen.
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Zur Ausführung des Verfahrens dient vorzugsweise ein mit einem Rührwerk
versehener Druckbehälter, der in dem Bereich, in dem das Innere seines Mantels mit
gemahlenem Gips in Berührung kommt, von außer her durch unmittelbare Einwirkung
der Flamme oder Verbrennungsgase beheizt wird. Das Erfindumgsverfahrenwird hier
also; wie es seiner Natur auch entspricht, periodisch- durchg6führt. Es empfiehlt
sich, das Rührwerk als eine mit Schaufeln versehene, von außen angetriebene Welle
auszubilden, die der Länge nach durch den Druckbehälter von zylindrischem Querschnitt
durchläuft.
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Erfindungsgemäß können die Lager des Rührwerkes, die im Bereich des
Inneren des Drruckbehälters liegen, gekühlt werden. Die Kühlung kann mittelbar oder
unmittelbar vorgenommen werden. Vorzugsweise ist zu diesem Zweck das Lager mit einem
Hohlraum umgeben, dem ein mehr oder minder kühles Strömungsmittel von außen her
zugeführt und nach gewisser Erwärmung wieder abgeführt wird.
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Außerdem kann gemäß der Erfindung die Drehrichtung des Rührwerkes
umkehrbar vorgesehen sein und gleichzeitig das Rührwerk@@mit zwei Arten von Schaufeln
versehen werden, von denen die eine Art auf den Gips keine Axialkraft auszuüben
vermag, während die Schaufeln der anderen Art -derart geneigt sind, daß sie bei
der Drehbewegung auf den Gips eine Axialkraft in Richtung der öffnung für den Austritt
des Gipses aus dem Druckbehälter ausüben. Während,des Brennens wird das Rührwerk
in derjenigen Drehrichtung betrieben, bei der die Schaufeln keine Axialkraft auf
den Gips auszuüben vermögen, so daß der Gips durch die Schaufeln nur umgerührt wird.
Wenn dagegen der Gips aus dem Behälter -entfernt werden soll, wird die Drehrichtung
des Rührwerkes umgekehrt, wodurch die anderen Schaufeln zur Wirkung kommen, die
nunmehr den Gips nach der Austrittsöffnung hin bewegen. Dieser Gedanke kann auch
in ähnlicher Weise .dadurch verwirklicht werden, daß nur eine Schaufel vorgesehen
wird, die je nachdem, ob sie nur zum Rühren oder zum Hinausbefördern des Gipses
benutzt werden soll, in ihre eine oder andere Stellung gedreht wird.
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Diese Ausbildung der Schaufeln kann auch dazu benutzt werden, um bei
Beginn des Betriebes den Gips gleichmäßig über den gesamten Bereich des Druckbehälters
zu verteilen. Da auf diese Weise Axialkräfte auf :die Welle ausgeübt werden, müssen
die Lager des Rührwerkes nicht nur als- Trag-, sondern auch als Drucklager ausgebildet
werden. Vorzugsweise sind auf der Welle des Rührwerkes zwei Gruppen von Schaufeln
angeordnet, wobei immer eine Schaufel der .einen Gruppe zwischen zwei Schaufeln
der anderen Gruppe liegt. Diese beiden Schaufelgruppen -liegen hierbei etwa in einer
Axialebene. Dieser Gedanke der umschichtigen Anordnung von zwei Schaufelgruppen
kann auch bei einem Rührwerk mehrmals ausgeführt werden, indem mehrere Axialebenen
vorgesehen sind, in denen jeweils immer zwei derartige Schaufelgruppen- angeordnet
sind. Hierbei empfiehlt es sich, immer zwei Schaukeln, von denen die eine Schau.
fel zu der einen und die andere Schaufel zu der anderen Gruppe gehört, an einer
Nabe zu befestigen, wobei die Arme der Schaufeln axial abgebogen werden müssen.
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Die Abbildung zeigt einige Ausführungsbeispiele zur Ausführung der
Erfindung in vereinfachter Darstellung. Es stellt dar Fig. i einen senkrecht angeordneten
Druckbehälter zum Brennen des Gipses gemäß :der Erfindung, Fig. 2 einen waagerecht
angeordneten Druckbehälter, der ebenfalls zum erfindungsgemäßen Brennen des Gipses
geeignet und bestimmt ist, Fig. 3 eine Ansicht auf ein Paar erfindungsgemäß ausgebildeter
Schaufeln, von der Seite gesehen, Fg. q. eine Ansicht auf eine dieser Schaufeln
in Richtung a-b gesehen,
Fig. 5 eine Ansicht auf den Antrieb des
Rührwerkes mit einer Lagerstelle, teilweise im Schnitt.
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Gemäß Fig. i ist ein Druckbehälter i senkrecht an einem Mauerwerk
2 angeordnet und mit einem Deckel 3 versehen. Zwischen dem Druckbehälter i und seinem
Boden 4 und dem Mauerwerk :2 ist ein Raum 5 vorgesehen, der zur Beheizung dieses
Druckbehälters durch Verbrennungsgase dient, deren Zu- und Abführung nicht näher
dargestellt ist. Der feingemahlene Rohstein wird über einen am Deckel 3 vorgesehenen
Stutzen 6 zugeführt und über einen in der Nähe des Bodens des Behälters vorgesehenen.
Stutzen 7 nach unten abgeleitet, indem hierbei die Schwerkraft des Gipses ausgenutzt
wird. Ein Stutzen 8 dient zum Anschluß eines Absperrschiebers eines Sicherheitsventils
und eines Manometers. In der Achse des Druckbehälters i, der einen zylindrischen
Querschnitt aufweist, ist eine Welle 9 drehbar angeordnet, die von außen her mittels
eines Elektromotors io überein Untersetzungsgetriebe i i angetrieben wird. Die Welle
9 ist in dem Bereich des Unterteiles i des Druckbehälters mit etwa radial verlaufenden
Schaufeln 12, 29 versehen, wobei die Schaufeln 12 immer zwischen zwei Schaufeln
29 und umgekehrt angeordnet sind. Eine weitere Schaufel 13 dient dazu, um den Gips
von der Innenfläche des Bodens 4 abzustreifen.
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Der Gips wird im Inneren des Behälters etwa bis zur Höhe der Oberkante
14 des Mauerwerkes gefüllt. Danach wird durch Beheizung des Behälters der Druck
im Inneren auf die gewünschte Höhe getrieben, worauf durch Offnen eines Ventils
(s. Stutzen 8) dieser Druck allmählich bis auf atmosphärischen Druck entlastet wird.
Die Länge der ersten Periode richtet sich insbesondere nach der Höhe des gewünschten
Druckes, der Intensität der Beheizung und .der Menge des zur Verarbeitung gelangenden
Gipses. Zur Erzeugung eines Hartformengipses von den bekannten Festigkeitswerten
währt diese Periode etwa 2 bis 3 Stunden. Die zweite Periode, nämlich das allmähliche
Abblasen des Druckes, kann in etwa 1/z Stunde beendet sein, wonach die Nachtrocknung
bei atmosphärischem Druck in etwa 6 bis io Stunden beendet werden kann.
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Gemäß Fig. 2 kann das Verfahren auch in einem liegend angeordneten
Druckbehälter durchgeführt werden. Der Behälter ist hiernach mit 15 bezeichnet und
weist einen Deckel 16 auf. Für die Zuführung des gemahlenen Rohgipstesdient ein
Stutzen 17. Der fertig gebrannte Gips wird über .einen Stutzen 22 abgeführt.
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In der Achse dieses Behälters, der ebenfalls zylindrischen Querschnitt
aufweist, ist wiederum auf irgendeine Weise eine von außen her angetriebene Welle
18 drehbar gelagert. Sie besitzt eine Anzahl von radialen Schaufeln i9, 2o, wobei
jedoch die Schaufeln selbst winklig mit ihrer Hinterkante nach der Drehrichtung
zu und mit ihrer Vorderkante von der Drehrichtung weg abgebogen sind, um auf diese
Weise eine allmähliche Bewegung des Gipses von dem Eintrittsstutzen 17 nach dem
Austrittsstutzen 22 zu erzwingen. Die Drehrichtung der Welle i8 ist mit dem Pfeil
2i angedeutet. In diesem Fall sind also diejenigen Kanten -der Schaufelbleche 23
und z4, die nach dem Eintrittsstutzen 17 zu gerichtet sind, aus der Zeichenebene
herausgebogen, während diejenigen Kanten dieser Bleche, die nach dem Austrittsstutzen
22 gerichtet sind, in der Zeichenebene gebogen sind. Ein Stutzen 25 dient wiederum
zum Ansehluß eines Absperrschiebers, eines Sicherheitsventils und eines Manometers.
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Der gesamte Druckbehälter ist in einem beispi-elsweise aus Blech hergestellten
Gehäuse 26 angeordnet, dem heiße Verbrennungsgase über einen Stutzen 27 zugeführt
werden und von dem die Verbrennungsgase @durch einen Stutzen 28 abgeführt werden.
Zwischen dem Behälter 26 und dem Druckbehälter ist ein genügend großer Zwischenraum
vorhanden, um den hindurchströmenden; Verbrennungsgasen die Möglichkeit zur Abgabe
eines Teiles ihrerWärme an den Druckbehälter zu geben.
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Die Fig. 3 und 4 zeigen die Schaufelausbildung eines Druckbehälters,
der ähnlich der Fi-g. 2 waagerecht angeordnet ist, bei einer Antriebsvorrichtung,
deren Drehsinn umgekehrt werden kann. Hierbei besteht jedes Schaufelelement 35,
36 aus zwei Schaufelflächen 30 und 3i, von dienen die Schaufelfläche
30 parallel zur Achse und die Schaufelfläche 31 zu dieser Achse geneigt ist.
Wenn dien Inhalt des Behälters nur umgerührt werden soll, wird die Welle 32 in der
Drehrichtung c-d herumgedreht. Wenn dagegen .der in dem Druckbehälter befindliche
Gips nach der Austrittsöffnung hin befördiert werden soll, wird der Drehsinn der
Welle 32 umgekehrt, so daß sie sich nunmehr in Richtung des Pfeiles e-f herumdreht.
Die Schaufeln 31 üben nunmehr eine Axialkraft auf den Gips in Richtung der Austrittsöffnung
des Behälters aus.
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Die beiden Schaufeln 30,31 des Schaufelelementes 3:5 sind, beispielsweise
durch Schweißung, an einem Schaufelarm 33 befestigt, der wiederum fest mit einer
Nabenhälfte oder Schale 34 verbunden ist. Die beiden Schaufelflächen des Schaufelelementes
36 sind entsprechenderweise an einem Arm 37 befestigt, der wiederum mit einer Nabenhälfte
oder Schale 38 fest verbunden ist. Die beiden Nabenschalen oder -hälften 34 und
38 weisen Flansche 39 auf, durch die sie auf der Welle 32 mit Hilfe von Bolzen und
Muttern 52 befestigt werden, indem beispielsweise eine nicht gezeigte Nut- und Federverbindung
,ein Verdrehen der Nabe gegenüber der Welle 32 verhindert.
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Die beiden Schaufelelemente 35, 36 liegen in einer Axialebene, also
um i8o° gegeneinander versetzt. Sie sind jedoch in axialer Richtung versetzt gegeneinander
angeordnet, so -daß die Schaufelarme 33 und 37 in axialer Richtung abgebogen sind.
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Gemäß Fig. 5 wird die Welle 4o des Rührwerkes mittels eines Elektromotors
41 angetrieben, zwischen dem und der Welle eine Riemenuntersetzung 42 und ein Untersetzungsgetriebe
43 angeordnet ist, das beispielsweise als Schneckengetriebe ausgebildet sein kann.
Der Elektromotor 41 ist umsteuerbar
vorgesehen. Für die Lagerung-
der Welle dient .ein weiter unten beschriebenes Gleitlager 44, das mit einem ringförmigen
Hohlraum 45 versehen ist. Dem Hohlraum kann über eine Leitung 46 Kühlwasser zugeführt
werden, das über eine Leitung 47 abgeführt wird. Zur Aufnahme des Axialschubes der
Welle dient ein Drucklager 48. Das Lager 44 selbst setzt sich aus einem Wälzlager
49 zusammen, hinter das eine Stopfbuchse 50 geschaltet ist. Das Wälzlager selbst
ist auf irgendeine Weise, z. B. mittels einer Packung 51, gegen das Innere des Druckbehälters
abgedichtet.