DE1242565B

DE1242565B - Device for the production of liquid pearls

Info

Publication number: DE1242565B
Application number: DES83984A
Authority: DE
Inventors: Sten Mogensen
Original assignee: AGA AB
Current assignee: Linde Sverige AB
Priority date: 1962-03-19
Filing date: 1963-03-02
Publication date: 1967-06-22

Description

Vorrichtung zur Herstellung von Flüssigkeitsperlen Unter Flüssigkeitsperlen werden kleine, vorzugsweise sphärische runde, perlenförmige Körper verstanden, welche eine dünne, feste, für Flüssigkeit undurchdringliche Schale enthalten, die eine in der Perle enthaltene Flüssigkeit umgibt. Die Flüssigkeit besteht vorzugsweise aus Wasser oder aus einer wäßrigen Lösung von Salzen. Sie kann aber auch aus einem Gel bestehen, das eine wesentliche Menge Flüssigkeit aufgesaugt hat. Solche Flüssigkeitsperlen werden als Zusatzmittel zu Kunststoffen verschiedener Art, Beton, Gips, Ton u. dgl. benutzt, um diese Stoffe porös zu machen. Die Flüssigkeitsperlen werden dabei gleichmäßig in das porös zu machende Material eingemischt, wo sie nach kurzer Zeit trocknen und Poren zurücklassen, während nur der ausgetrocknete, zerfallene Rest der Schale zurückbleibt, der nur geringes Gewicht und eine unwesentliche Masse hat.Device for the production of liquid pearls Under liquid pearls small, preferably spherical, round, pearl-shaped bodies are understood, which contain a thin, solid, liquid-impermeable shell that contains a Surrounds liquid contained in the pearl. The liquid preferably consists from water or from an aqueous solution of salts. But it can also consist of one Gel that has soaked up a substantial amount of liquid. Such liquid pearls are used as additives to plastics of various types, concrete, plaster of paris, clay and the like. used to make these fabrics porous. The liquid pearls become even mixed into the material to be made porous, where they dry after a short time and leave pores behind, leaving only the dried up, disintegrated remainder of the shell remains, which has only light weight and negligible mass.

Es ist bekannt, zur Herstellung pharmazeutischer Präparate als Vollkugeln Arzneistoffe als gelatinierende Emulsion in Härtemitteln zur Erstarrung zu bringen. It is known for the production of pharmaceutical preparations as whole spheres To solidify medicinal substances as a gelatinizing emulsion in hardeners.

Schließlich ist es auch bekannt, bituminöse Stoffe, z. B. Asphalt, aus einer mit Öffnungen versehenen Walze zu versprühen, um leichter zu handhabende Formen zu erhalten, die etwa Körner zu größeren Einheiten zum Versand vorbereiten. Finally, it is also known to use bituminous substances, e.g. B. asphalt, to spray from an apertured roller for easier handling To receive molds that prepare roughly grains into larger units for shipping.

Demgegenüber handelt es sich bei der Vorrichtung nach der Erfindung darum, Flüssigkeit enthaltende Perlen herzustellen, die als Zusatz bei verschiedenem Material vorgesehen sind, um dieses porös zu machen. In contrast, it is the device according to the invention about the production of liquid-containing pearls, which can be used as additives in various Material are provided to make this porous.

Es ist auch bekannt, Flüssigkeitsperlen als Zusatz zu Kunststoffen, Beton, Gips, Ton od. dgl. dadurch herzustellen, daß eine Lösung des die Flüssigkeitsperlen bildenden Stoffes, vorzugsweise einen gelbildenden Stoff, in im wesentlichen sphärischen Körpern vorverformt wird, welche anschließend in ein Härtebad eingeführt werden, welches mit dem die Flüssigkeitsperlen bildenden Stoff reagiert und die Schale bildet. It is also known to use liquid pearls as an additive to plastics, Concrete, plaster of paris, clay or the like. To produce that a solution of the liquid pearls forming substance, preferably a gel-forming substance, in substantially spherical Bodies are pre-deformed, which are then introduced into a hardening bath, which reacts with the substance forming the liquid pearls and forms the shell.

Als Ausgangsmaterial für Flüssigkeitsperlen wird vorzugsweise verdünnte Alginsäure oder ein Salz, beispielsweise Natriumalginat in Lösung, benutzt. The starting material for liquid pearls is preferably diluted Alginic acid or a salt, for example sodium alginate in solution, is used.

Das Härtungsbad besteht vorzugsweise aus der Lösung eines Kalziumsalzes, beispielsweise Kalziumchlorid. Wenn die Tropfen der Alginsäurelösung oder der Alginatlösung mit der Kalziumsalzlösung in Berührung kommen, wird ein Kalziumalginat in Form einer Haut oder einer Schale ausgefällt, unter Bildung von Perlen. Gegebenenfalls wird aber auch der ganze Tropfen durchdrungen, wobei die Ionen, die lösliche Salze bilden, gegen solche ausgetauscht werden, die unlösliche Salze bilden. Hierdurch werden die Perlen stark und widerstandsfähig. Andere gelbildende Stoffe z. B. bestehen aus wasserlöslichen oder alkalilöslichen Zellulosederivaten, wie Karboxymethylzellulose, Methylzellulose, Hydroxyläthylenzellulose, Agar-Agar, Stärke, Kaseinate, Knochenleim, Gummiarten, Polyvinylalkohol usw. Das Härtungsbad ist abhängig von dem Stoff des Ausgangsmaterials für die Bildung der Elüssigkeitsperlen. The hardening bath preferably consists of a solution of a calcium salt, for example calcium chloride. When the drops of alginic acid solution or the alginate solution come in contact with the calcium salt solution, a calcium alginate becomes in the form of a Skin or shell precipitated, with the formation of pearls. If necessary, will but also the whole drop penetrated, with the ions that form soluble salts, be exchanged for those that form insoluble salts. This will be the pearls strong and resilient. Other gel-forming substances e.g. B. exist from water-soluble or alkali-soluble cellulose derivatives, such as carboxymethyl cellulose, Methyl cellulose, hydroxylethylene cellulose, agar-agar, starch, caseinates, bone glue, Types of rubber, polyvinyl alcohol, etc. The hardening bath depends on the substance of the Starting material for the formation of the liquid pearls.

Zur Herstellung von solchen Flüssigkeitsperlen ist es bekannt, einen Strahl aus dem die Flüssigkeitsperlen bildenden, flüssigen Stoff zu erzeugen und durch Schneiden oder Abscheren in Stückchen aufzuteilen, die je eine Flüssigkeitsperle bilden. Diese Stückchen werden in das Härtungsbad eingeführt. Es hat sich indessen gezeigt, daß man dabei Flüssigkeitsperlen erhält, die wenig vollendet sind. Sie werden nicht sphärisch, sondern nehmen die Form von unregelmäßigen Klümpchen an. Man kann auch nicht Flüssigkeitsperlen von einigermaßen einheitlicher Größenordnung erhalten. Hinzu kommt, daß mit diesem Verfahren auch keine Flüssigkeitsperlen sehr kleinen Durchmessers erhalten werden können, was aber für bestimmte Zwecke erforderlich ist. For the production of such liquid beads, it is known to use a To generate a jet of the liquid substance forming the liquid pearls and by cutting or shearing into pieces, each one a liquid bead form. These bits are introduced into the hardening bath. It has meanwhile been has shown that this results in liquid pearls that are less than perfect. she do not become spherical, but take the form of irregular lumps. Neither can liquid pearls of a more or less uniform size be found obtain. In addition, with this method there are also no liquid pearls very much small diameter can be obtained, but this is required for certain purposes is.

Es ist auch bekannt, Tropfen von dem die Flüssigkeitsperlen bildenden Stoff in das Härtungsbad herabfallen zu lassen. Auch diese Art der Herstellung führt nicht zu Flüssigkeitsperlen, die genügend klein für besondere Zwecke sind, beispielsweise zur Porosierung azetonhaltiger, steinähnlicher Massen in Gasbehältern zur Aufnahme von Azetylen oder anderen in Azeton od. dgl. lösbaren Gasen. Solche Massen werden aus einem zementähnlichen Stoff oder sogar aus reinem Zement gebildet, gegebenenfalls mit anderen Stoffen gemischt, mit großem Wasserüberschuß. Auf Grund des großen Wasserüberschusses erhält man beim Erhitzen und Härten der Masse eine sehr stark entwickelte Porosität, die aber so fein ist, daß sie eine Grenze setzt, um plötzlich große Mengen von Gas aus dem Gasbehälter zu entnehmen. Um plötzlich große Gasmengen aus einem Gasbehälter entnehmen zu können, ist es deshalb erforderlich, mit diesem feinporigen System ein zweites, ziemlich wenig entwickeltes, aber grobporiges System zu verbinden, in dem genügend viel Gas angesammelt werden kann, um einem plötzlich auftretenden größeren Bedürfnis entsprechen zu können. It is also known to have drops of which form the liquid pearls Dropping fabric into the hardening bath. This type of production also leads not to liquid pearls that are small enough for special purposes, for example for porosing acetone-containing, stone-like masses in gas containers for uptake of acetylene or other gases which can be dissolved in acetone or the like. Such crowds will be formed from a cement-like substance or even from pure cement, if appropriate mixed with other substances, with large excess of water. Due to the large excess of water when the mass is heated and hardened, a very strong porosity is obtained, but which is so fine that it sets a limit to suddenly large amounts of gas to be taken from the gas container. To suddenly large amounts of gas from a gas container to be able to take, it is therefore necessary with this fine-pored system to connect a second, rather underdeveloped, but coarse-pored system, in which enough gas can be accumulated to prevent a sudden onset greater need to be able to meet.

Dieses grobporige System sollte unter anderem dadurch gebildet werden, daß Flüssigkeitsperlen der oben angegebenen Art in die Masse eingeführt werden, bevor sie steif geworden ist. Es ist dann aber erforderlich, daß die Flüssigkeitsperlen klein sind, etwa in einer Größenordnung zwischen 0,1 und 1 mm Durchmesser. Falls die Flüssigkeitsperlen größer sind, werden auch die Poren größer, und es entsteht die Gefahr einer Explosion durch Spaltung des Azetylen. This coarse-pored system should be formed, among other things, by that liquid pearls of the type indicated above are introduced into the mass, before it got stiff. It is then necessary, however, that the liquid pearls are small, approximately on the order of between 0.1 and 1 mm in diameter. If As the liquid pearls are larger, the pores also become larger, and it is created the risk of an explosion due to the splitting of the acetylene.

Erfindungsgegenstand ist eine Vorrichtung zum Herstellen von Flüssigkeitsperlen in Form einer Zentrifuge, die an ihrem Umfang mit Öffnungen versehen ist, aus denen das Arbeitsgut in Form von Tropfen in ein Härtungsbad austritt. The subject of the invention is a device for producing liquid pearls in the form of a centrifuge, which is provided on its periphery with openings from which the work material emerges in the form of drops into a hardening bath.

Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrifuge (10) von einem das Härtungsbad enthaltenden Behälter(23) umgeben ist und daß der obere Flüssigkeitsspiegel (24) in diesem Behälter unterhalb der Umdrehungsachse der Zentrifuge liegt, in deren Außenwand schräg verlaufende Löcher (21) angeordnet sind, die dem Drehsinn (41) der Zentrifuge entgegengesetzt sind. Bevorzugt ist in dem das Härtungsbad (24) enthaltenden Behälter (23) ein Rührer (25) gelagert. The device is characterized in that the centrifuge (10) is surrounded by a container (23) containing the hardening bath and that the upper Liquid level (24) in this container below the axis of rotation of the centrifuge lies, in the outer wall of which inclined holes (21) are arranged, which the Direction of rotation (41) of the centrifuge are opposite. The hardening bath is preferred (24) containing container (23) a stirrer (25) is stored.

Eine Vorrichtung nach der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch als beispielsweise Ausfüh rungsform dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine Anlage zur Herstellung von Flüssigkeitsperlen nach der Erfindung, F i g. 2 in vergrößertem Maßstab einen Querschnitt durch die Zentrifuge. A device according to the invention is shown schematically in the drawing as an example Ausfüh approximate form shown. It shows Fig. 1 a system for Production of liquid pearls according to the invention, FIG. 2 in enlarged Scale a cross section through the centrifuge.

Gemäß Fig. 1 ist die Zentrifuge 10 mit einer Hohlwelle 11 verbunden, welche mit einem Flansch 12 auf einem Stützlager 13 ruht. Die Hohlwellell wird von einer Riemenscheibe 14 mit einem Riemen 15 und einem nicht dargestellten Motor in Drehung gehalten. Oberhalb der Welle 11 ist ein Trichter 16 mit einem Zuleitungsrohr 17 für das die Flüssigkeitsperlen bildende Arbeitsgut vorgesehen, das von einem nicht dargestellten Behälter über ein Regelventill8 zugeführt wird. Die Hohlwelle 11 ist mit Durchlässen 19 versehen, durch welche die Flüssigkeit in die Zentrifuge 10, etwa bis zur Höhe 20, eingeleitet wird. According to FIG. 1, the centrifuge 10 is connected to a hollow shaft 11, which rests with a flange 12 on a support bearing 13. The Hohlwellell is made of a pulley 14 with a belt 15 and a motor not shown in FIG Rotation held. Above the shaft 11 is a funnel 16 with a feed pipe 17 provided for the work material forming the liquid pearls, which is of a container, not shown, is supplied via a control valve8. The hollow shaft 11 is provided with passages 19 through which the liquid enters the centrifuge 10, approximately up to level 20, is initiated.

In der Zentrifuge 10 sind Löcher 21 angeordnet, deren Größe derjenigen der herzustellenden Perlen angepaßt ist. Durch die Löcher 21 werden infolge der Fliehkraft Flüssigkeitstropfen in Bahnen 22 ausgeworfen, welche, wenn sie sich durch den erhitzten Raum bewegt haben, auf die Oberfläche 20 des Härtungsbades treffen. In the centrifuge 10 holes 21 are arranged, the size of which is is adapted to the pearls to be produced. Through the holes 21 are as a result the centrifugal force Drops of liquid are ejected in tracks 22, which when they are heated by the Have moved space, hit the surface 20 of the hardening bath.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Zentrifuge 10. Die Löcher 21 sind erfindungsgemäß schräg zur Radialrichtung der Zentrifuge angeordnet, damit die herausgedrückten Tröpfchen des die Flüssigkeitsperlen bildenden Arbeitsgutes eine Ausströmungsrichtung erhalten, die eine Komponente in entgegengesetzter Richtung zu der Flächenumdrehrichtung 41 des Behälters 10 hat. Fig. 2 shows a cross section through the centrifuge 10. The holes 21 are arranged according to the invention at an angle to the radial direction of the centrifuge, so the squeezed out droplets of the working material forming the liquid pearls one outflow direction received, the one component in the opposite direction to the direction of surface reversal 41 of the container 10.

Die Bewegungsgeschwindigkeit der Tropfen, gemessen im Verhältnis zu jedem besonderen Punkt an der äußeren Fläche des Behälters 10, beispielsweise der Mündung des Loches, durch welche der Tropfen erzeugt wird, wird groß, wenn der Tropfen die Zentrifugei0 verläßt. Das bedeutet, daß der Tropfen selbst klein wird. The speed of movement of the drops, measured in proportion at any particular point on the outer surface of the container 10, for example the mouth of the hole through which the drop is generated becomes large when the Drops leave the centrifuge. This means that the drop itself becomes small.

Andererseits wird die Geschwindigkeit des Tropfens im Verhältnis zu jedem einzelnen Teilchen der Fläche 29 des Härtungsbades bedeutend kleiner, da der Tropfen in einer Richtung mit einer Tangentialkomponente ausgeworfen wird, die entgegengesetzt der Drehrichtung 41 des Behälters 10 ist. On the other hand, the speed of the drop is in proportion significantly smaller for each individual particle of the surface 29 of the hardening bath, since the drop is ejected in a direction with a tangential component that is opposite to the direction of rotation 41 of the container 10.

Es kann nicht vermieden werden, daß der Tropfen trotzdem eine Bewegungskomponente in der Richtung 41 erhält. Diese wird aber bedeutend kleiner als die Umfangsgeschwindigkeit der Zentrifuge 10. Falls die Flüssigkeit im Härtungsbad 23 in Umdrehung gehalten wird, so werden auch die einzelnen Teilchen der Flüssigkeit, die durch die Fläche 29 veranschaulicht ist, sich in Umdrehung befinden, vorzugsweise auch in derselben Richtung wie die ZentrifugelO, d. h. in der Richtung des Pfeiles 41, aber mit einer bedeutend geringeren Geschwindigkeit. Die Folge ist, daß die aus der Zentrifuge 10 ausgeschleuderten Tropfen, wenn sie die Flüssigkeitsfläche 29 treffen, eine Bewegung haben, die in zwei verschiedene Komponenten aufgeteilt werden kann, nämlich in eine erste Komponente, die annähernd senkrecht zu der Flüssigkeitsoberfläche 29, und in eine zweite Komponente, die tangential zu der Flüssigkeitsoberfläche 29 ist, die aber mit einer etwa gleich großen Geschwindigkeitskomponente der Teilchen der Flüssigkeitsoberfläche29 kompensiert wird. It cannot be avoided that the drop is still a component of movement in the direction 41 receives. However, this is significantly lower than the peripheral speed the centrifuge 10. If the liquid in the hardening bath 23 is kept rotating will, so will the individual particles of liquid that pass through the surface 29 is illustrated, are in rotation, preferably also in the same Direction like the centrifugeO, d. H. in the direction of arrow 41, but with a significantly slower speed. The result is that from the centrifuge 10 drops ejected when they hit the liquid surface 29, a movement that can be broken down into two different components, namely one first component, which is approximately perpendicular to the liquid surface 29, and into a second component which is tangential to the liquid surface 29, but with an approximately equal velocity component of the particles of Liquid surface29 is compensated.

Man kann auch den die Härtungsflüssigkeit enthaltenden Behälter 23 in Stillstand halten, dann ist ein Flüssigkeitsspiegel 24 vorhanden. Aus den oben angegebenen Gründen ist es aber erwünscht, die Flüssigkeit in dem Behälter 23 in Umdrehung zu halten, damit eine paraboloidische Fläche 29 entsteht. Es ist dann ein Rührer 25, der auf einer Welle 26 sitzt, vorgesehen, welche mittels einer Riemenscheibe 27 mit Riemen28 von einem nicht dargestellten Motor angetrieben wird. Die Oberfläche 24 wird dann eine hauptsächlich paraboloidische Fläche 29 einnehmen, bei der die Tropfen auf ihren Bahnen 22 etwa senkrecht auftreffen. The container 23 containing the hardening liquid can also be used hold at a standstill, then a liquid level 24 is present. From the above given reasons, however, it is desirable to keep the liquid in the container 23 in To hold rotation so that a paraboloidal surface 29 is formed. It is then a stirrer 25, which sits on a shaft 26, is provided, which by means of a pulley 27 is driven with belt 28 by a motor, not shown. The surface 24 will then occupy a mainly paraboloidal surface 29, in which the Drops hit their tracks 22 approximately perpendicularly.

Es ist von Bedeutung, daß das Flüssigkeitsbad in dem Härtungsbehälter 23 mit der Entfernung der gebildeten Perlen mengenmäßig möglichst konstant gehalten wird. Dafür sorgt ein übliches Ablaufrohr 30, durch das die Flüssigkeitsperlen zusammen mit der Härtungsflüssigkeit abfließen. Das Rohr 30 mündet über einem Siebband31, welches sich in Richtung des Pfeiles 32 bewegt. Auf dem Sieb werden die Perlen zurückgehalten, während die Härtungsflüssigkeit in ein Sammelgefäß 33 fließt, um über eine Pumpe 34 und eine Rücklaufleitung 35 wieder in den Behälter 23 zurückzugelangen. It is important that the liquid bath is in the hardening tank 23 kept as constant as possible in terms of quantity with the removal of the beads formed will. This is ensured by a conventional drain pipe 30 through which the liquid pearls come together run off with the hardening liquid. The tube 30 opens out over a sieve belt31, which moves in the direction of arrow 32. The pearls are held back on the sieve, while the hardening liquid flows into a collecting vessel 33 to to get back into the container 23 via a pump 34 and a return line 35.

Auf dem bewegten Siebband 31 werden die Perlen unter eine Brause 36 gefördert, mit Wasserzufluß aus der Leitung 37. Die Perlen werden gewaschen und weitgehend von zurückgebliebener, nicht in Reaktion getretener Flüssigkeit befreit. Die Perlen fallen als Strom 38 in einen Behälter 39. Die noch vorhandene Waschflüssigkeit fließt aus dem Rohr 40 ab. On the moving sieve belt 31, the pearls are placed under a shower 36 promoted, with water inflow from the line 37. The pearls are washed and largely freed of remaining, unreacted liquid. The pearls fall as stream 38 into a container 39. The washing liquid that is still present flows out of the pipe 40.

Die Arbeitsweise ist wie folgt: Das Arbeitsgut zur Bildung von Flüssigkeitsperlen, beispielsweise Natriumalginatlösung, wird durch das Ventil 18 in geregelter Menge zugeführt und kommt durch das Rohr 17 sowie durch den Trichter 16 und die Hohlwelle 11 in die Zentrifuge 10. Auf Grund der Fliehkraft wird die Flüssigkeit in Form von Tropfen durch Löcher 21 ausgeworfen. Diese Tropfen folgen den Bahnen 22. Während ihres Weges von der Mündung der Löcher 21 bis zur Flüssigkeitsoberfläche 29 nehmen die Tropfen eine sehr gute sphärische Form an, so daß sie, wenn sie in die Härtungsflüssigkeit eindringen, schnell zu Flüssigkeitsperlen umgewandelt werden. The working method is as follows: The work material for the formation of liquid pearls, for example sodium alginate solution, is through the valve 18 in a regulated amount fed and comes through the pipe 17 and through the funnel 16 and the hollow shaft 11 in the centrifuge 10. Due to the centrifugal force, the liquid is in the form of Drops ejected through holes 21. These drops follow the tracks 22. During take their way from the mouth of the holes 21 to the liquid surface 29 the drops have a very good spherical shape, so that when they are in the hardening liquid penetrate, are quickly transformed into liquid pearls.

Wenn der Behälter 23 geschlossen angeordnet ist, ist es vorteilhaft, Heißluft oder ein anderes heißes Gas über die Oberfläche des Härtungsbades 24 strömen zu lassen, um eine schnelle Oberflächentrocknung der Tropfen in den Bahnen 22 zu bewir- ken und zur Förderung der Bildung einer hautähnlichen Umhüllung der Tropfen, unabhängig davon, ob diese sich durch eine physikalische oder chemische Umwandlung erklären läßt oder ausschließlich durch die Oberflächenspannungsverhältnisse. If the container 23 is arranged in a closed manner, it is advantageous Hot air or another hot gas flow over the surface of the hardening bath 24 to allow rapid surface drying of the droplets in the webs 22 host ken and to promote the formation of a skin-like coating of the drops, regardless of whether this is through a physical or chemical transformation can be explained or exclusively by the surface tension conditions.

Claims

Claims: 1. Device for producing liquid pearls in the form of a centrifuge, which is provided on its periphery with openings from which the work material emerges in the form of drops into a hardening bath, thereby marked E i c h n e t that the centrifuge (10) from a container containing the hardening bath (23) is surrounded and that the upper liquid level (24) in this container is below the axis of rotation of the centrifuge lies in the outer wall of the centrifuge Holes (21) are arranged opposite to the direction of rotation (41) of the centri fuge are.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that in the the hardening bath (24) containing the container (23) a stirrer (25) is mounted.

Documents considered: German Patent No. 454 386; U.S. Patent No. 402 177.