DE1235214B - Verfahren zur Herstellung von Mischungen aus Feststoffen und bituminoesen Bindemitteln und Mischduese zu seiner Durchfuehrung - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Mischungen aus Feststoffen und bituminösen Bindemitteln und Mischdüse zu seiner Durchführung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Mischungen aus Feststoffen und bituminösen Bindemitteln. Als Beispiele für Feststoffe werden Steinpartikel, Sand, Staub (Füller) und Feinkohle genannt.
• Es ist bereits bekannt, überhitztes Wasser kurz vor den Sprühdüsen in die zu den Düsen führende Zuleitung des heißen Bindemittels einzudrücken. Das überhitzte Wasser muß hierzu einen Druck aufweisen, der ungefähr gleich groß, vorzugsweise um ein geringes höher ist als derjenige des Bindemittels, damit das Einleiten der gewünschten Wassermenge in die Bindemittelleitung erfolgen kann (deutsche Patentschrift 1077 133).
• Zum Unterschied hiervon wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Mischungen aus Feststoffen und bituminösen Bindemitteln, bei welchen das Bindemittel unter hohem Druck in die Masse feinster staubförmiger bis körniger Feststoffe mittels Düsen eingesprüht wird, so vorgegangen, daß dem unter hohem Druck stehenden, heißflüssigen Bindemittel das ebenfalls unter Druck stehende Wasser erst in der Mischdüse, unmittelbar vor Austritt des Bindemittels aus der Düse zugeführt wird. Beispielsweise wird das unter hohem Druck stehende Wasser in der Mischdüse in den zur Düsenöffnung führenden tangentialen Drallkanälen für das Bindemittel in dieses eingedrückt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Vorteil erzielt, daß der Druck des in die Mischdüse einzuleitenden Wassers nicht genau so groß oder größer zu sein braucht wie bzw. als der Druck des Bindemittels in der Bindemittelzuleitung. Wenn das Wasser kurz vor Austritt des Bindemittels aus der Sprühdüse in die Düsenkanäle eingeleitet wird, so trifft es auf das die Kanäle mit großer Geschwindigkeit durchströmende Bindemittel. Die große Geschwindigkeit des in der Düse fließenden Mediums ist eine Vorbedingung für dessen weitgehende Zerstäubung. Infolge dieser Geschwindigkeit sinkt jedoch der Druck des Bindemittels in den Düsenkanälen entsprechend ab. Man kann daher das Wasser unter einem wesentlich niedrigeren Druck in das die Düsenkanäle schnell durchtließende Bindemittel einführen als unter einem Druck, der erforderlich wäre, um das Wasser in die der Düse vorangehende Bindemittelzuleitung einzuleiten. Für die praktische Durchführung des Verfahrens bedeutet dies eine wesentliche Erleichterung gegen-über dem bekannten Verfahren, weil nun keine Maßnahmen getroffen werden müssen, um die Drücke des Bindemittels und des Wassers genau aufeinander abzustimmen. Ein weiterer Vorteil des erändungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß infolge der kurzen Zeit, während welcher die beim Zusammentreffen der beiden Flüssigkeiten sich bildende Emulsion besteht, diese keine Zeit mehr findet, gegebenenfalls zu »brechen«, d. h., daß die im Wasser suspendierten Bindemittelpartikeln zu größeren Konglomeraten sich zusammenballen, was die gesuchte Verbesserung des Spreiteffektes illusorisch machen würde.
• Im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sei noch erwähnt, daß es bereits bekannt ist, Expansionsdüsen bei der Zerstäubung von Salzlösungen, Sulfitablaugen od. dgl. zu verwenden (deutsche Patentschrift 953 159). Als expandierendes Mittel wird dabei Dampf benützt, der in einer die Mündung dieser Düse umgebenden Zuführung mit der zu zerstäubenden Flüssigkeit zusammentrifft und das zu zerstäubende Mittel zusätzlich erhitzt. Da der Dampf dabei eine Temperatur von 110' C hat, erhitzt er die betreffende Flüssigkeit über ihren Siedepunkt hinaus. Abgesehen davon, daß hier kein überhitztes Wasser verwendet wird, unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verf ahren von diesem bekannten Verfahren noch dadurch, daß das überhitzte Wasser gar nicht wie der Dampf bei dem bekannten Verfahren zur Zerstäubung des bituminösen Bindemittels benötigt wird, vielmehr der Vorgang so ist, daß das Bindemittel durch den vom überhitzten Wasser ausgeübten Spreiteffekt günstiger verteilt wird.
• Das beschriebene Verfahren kann unter anderem auch verwendet werden zur Erzbrikettierung, zur Herstellung von bituminösen Straßenbaumassen, Bodenbelägen, Platten usw.
• Das Verfahren kann aber auch so durchgeführt werden, daß das unter Druck stehende Wasser mit einer Temperatur von etwas weniger als 100' C dem heißflüssigen, unter Druck stehenden Bindemittel zugefügt wird und die Wassertemperatur erst im Bindemittel-Wasser-Gemisch durch die hohe Bindemitteltemperatur auf über 100'C ansteigt, so daß erst kurz vor Versprühung des Gemisches das überhitzte Wasser im Gemisch gebildet wird.
• Gegenstand der Erfindung ist auch eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmte Mischdüse, bei welcher am Düsenkörper neben der Zuleitung von Bindemittel noch eine Zuleitung von Wasser vorgesehen ist und im Innern des Düsenkörpers die Zuleitungskanäle für Bindemittel und Wasser bis unmittelbar vor die Düsenöffnung getrennt geführt sind und sich erst kurz vor der Düsenöffnung vereinigen, wobei vorzugsweise für die Bindemittelzerstäubung tangential zur Düsenöffnung gerichtete Drallkanäle vorgesehen sind, in die mit der Wasserzuleitung in Verbindung stehende Kanäle münden.
• In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Düse dargestellt.
• F i g. 1 zeigt die Düse im senkrechten Schnitt; F i g. 2 ist eine Ansicht von unten auf das Einsatzstück bei geschnittenem Düsenkörper; F i g. 3 zeigt das Einsatzstück in Ansicht.
• Die dargestellte Düse besitzt einen zylindrischen Düsenkörper 1 mit konusförmiger Düsenpitze 2, in welcher die zentrale Düsenöffnung 3 vorgesehen ist. In das Innere des zylindrischen Düsenkörpers ist ein Einsatzstück 4 gepreßt, welches mit seinem konischen unteren Ende 5 auf der Innenfläche der konischen Düsenspitze 2 aufsitzt.
• Der Düsenkörper 1 ist oben durch einen Schraubstutzen 6 abgeschlossen, durch den die Bindernittelförderleitung 7 führt. Ein Rückschlagventil 8 mit Feder 9, die sich auf dem Einsatzstück abstützt, öffnet die Bindemittelzufuhr, wenn Bindemittel unter vorbestimmtem Druck gefördert wird.
• Seitlich am Düsenkörper 1 ist die Zuleitung 10 für das Wasser angeschlossen. Diese Zuleitung steht mit einem Ringkanal 11 im Düseneinsatzstück 4 in Verbindung. Ein weiterer Ringkanal 12 ist in der konischen Sitzfläche 5 des Einsatzstückes gebildet. Das durch die Leitung 7 geförderte Bindemittel gelangt durch den zentralen Kanal 13 und den Kanal 14 im Einsatzstück in den Ringkanal 12, von welchem zwei tangential gerichtete Drallkanäle 15 zur Düsenöffnung 3 führen. Dem unter hohem Flüssigkeitsdruck von beispielsweise etwa 20 at zufließenden Bindemittel wird in den unmittelbar zur Düsenaustrittsöffnung 3 führenden Kanälen 15 der erforderliche Drall erteilt, um einen möglichst großen Streukegel und daher feinste Zerstäubung zu erzielen. Die beiden tangentialen Drallkanäle 15 stehen je über eine Bohrung 16 mit dem Ringkanal 11 in Verbindung, so daß aus der Zuflußleitung 10 Wasser unmittelbar vor Austritt des Bindemittels aus der Düse in den Bindemittelstrom eingedrückt wird. Sofort nach Bildung des Gemisches wird dasselbe zur Düse ausgesprüht und zerstäubt und, wie im Hauptpatent erläutert, zerfällt das im Gemisch vorhandene überhitzte Wasser in Dampf und Wasser von 1001' C, wobei das Wasser zusammen mit den zerstäubten Bindemitteltröpfchen auf die Feststoffe auftrifft und seine Spreitwirkung ausübt.
• Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird das heißflüssige Bindemittel bei einer Temperatur von etwa 170' C in die Düse geleitet, und das in den Bindemittelstrom in der Düse eingedrückte, überhitzte Wasser besitzt ebenfalls eine Temperatur von etwa 1701 C und entsprechenden überdruck.
• Das Verfahren kann aber auch so durchgeführt werden, daß das Wasser nicht in überhitztem Zustand in die Mischdüse eingeführt wird, sondern erst in der Düse überhitzt wird. Unter hohem Druck stehendes Wasser wird beispielsweise mit einer Temperatur von etwa 95' C in die Mischdüse eingeleitet, welcher das Bindemittel bei entsprechend höherer Temperatur, etwa 200 bis 220' C, zugeführt wird. Die Düse wird vom Bindemittel ebenfalls auf diese Temperatur erhitzt und durch Berührung mit denheißen Kanalwandungen der Düse wird das eingeleitetete Wasser auf Temperaturen gebracht" die wesentlich über 100' C liegen. Da in der Düse ein hoher Flüssigkeitsdruck herrscht, kann das Wasser nicht verdampfen, sondern bleibt flüssig und wird zu überhitztem Wasser. Dieses gelangt durch die Kanäle 16 im Einsatzkörper in die Drallkanäle 15, wo es mit dem unter Druck stehenden, heißen Bindemittel gemischt und infolge der hohen Temperatur des Bindemittels noch weiter überhitzt wird. Unmittelbar, nach Bildung des Gemisches verläßt dieses die Düse und wird auf die schwebenden Festteilchen gesprüht. Die Temperatur des zur Düse austretenden Bindemittel-Wasser-Gemisches ist bei dieser Art der Durchführung des Verfahrens abhängig von der Eintrittstemperatur des Wassers und derjenigen des Bindemittels sowie von dem Mengenverhältnis Wasser-Bindemittel. Diese Ausführungsforin des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welcher das Wasser vor Einleitung in die Düse nicht über seinen Siedepunkt erhitzt wird, bringt den Vorteil, daß auf einen Hochdruckdampfkessel zur Erzeugung von überhitztem Wasser verzichtet werden kann.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von Mischungen aus Feststoffen und bituminösen Bindemitteln, bei welchen das Bindemittel unter hohem Druck in die Masse feinster staubförmiger bis körniger Feststoffe mittels Düsen eingesprüht wird, d a - durch gekennzeichnet, daß dem unter hohem Druck stehenden, heißflüssigen Bindemittel das ebenfalls unter Druck stehende Wasser erst in der Mischdüse, unmittelbar vor Austritt des Bindemittels aus der Düse zugeführt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das unter Druck stehende Wasser dem heißflüssigen Bindemittel mit einer Temperatur von etwas weniger als 1001 C zugefügt wird und die Wassertemperatur im Bindemittel-Wasser-Gemisch durch die hohe Bindemitteltemperatur auf über 1001 C ansteigt. 3. Mischdüse zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Düsenkörper (1) neben der Zuleitung (7) von Bindemittel noch eine Zuleitung (10) von Wasser vorgesehen ist, und daß im Innern des Düsenkörpers die Zuleitungskanäle für Bindemittel und für Wasser bis unmittelbar vor die Düsenöffnung (3) getrennt geführt sind und sich erst kurz vor der Düsenöffnung vereinigen. 4. Mischdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bindemittelzerstäubung tangential zur Düsenöffnung (3) gerichtete DraII-kanäle (15) vorgesehen sind, in die mit der Wasserzuleitung (10) in Verbindung stehende Bohrungen (16) münden. In Betracht gezogene Druckschriften-. Deutsche Patentschrift Nr. 953 159.