AT513430A1 - Ofen für das hitzebedingte Aufschäumen von Partikeln eines Schüttgutes - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ofen für das hitzebedingte Aufschäu­ men von Partikeln eines Schüttgutes in welchen die aufzuschäumen­ den Partikel von oben in den Ofenraum (14) eingegeben werden, im Ofenraum (14) nach unten bewegt werden, dabei erhitzt und aufge­ bläht werden und durch eine am Boden des Ofenraumes (14) befind­ liche Entnahmeöffnung (4) entnommen werden, wobei das Volumen des Ofenraumes (14) durch eine äußere Schale (1) und eine innere Schale (2) begrenzt ist.Die innere Schale (2) ragt von oben her in das durch die äußere Schale (1) umfasste Volumen hinein. Die tiefste Stelle (2.1) der inneren Schale (2) liegt höher als der Boden der äußeren Schale (1) und das untere Ende des Ofenraums (14). Die innere Schale (2) ist unten geschlossen.

Description

04/10/2012 17:28 +4374457118520 INNGVATIDNSSERVICE S. 03/34 • · · · · ·· ·· • · ·· · · ····· HW-7 • · · · · · ·· · « • · · ····· «

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Ofen für das hitzebedingte Aufschäumen von Partikeln eines Schüttgutes sowie ein damit zusammenhängendes Verfahren.

Mit „Schüttgut" ist in diesem Sinne eine Ansammlung von festen, nicht miteinander verbunden Partikeln gemeint, wobei die einzelnen Partikel im Verhältnis zur Gesamtmenge klein sind. Ein sehr wichtiger Anwendungsfall für den erfindungsgemäßen Ofen ist die Herstellung eines Schüttgutes mit geringer Dichte und hoher Wärmeisolationsfähigkeit durch Aufschäumen von Partikeln eines Granulates aus einem mineralischen Material wie beispielsweise Per-lit oder Pechstein. Diese weisen einen hohen Anteil an netzwerkbildendem („glasbildendem") Material - bei den genannten Beispielen SiOs - sowie eine nennenswerten Anteil an eingeschlossenem Kristallwasser auf. Bei „normaler Temperatur" sind diese Partikel feste Steinchen. Bei Temperaturen über etwa 700°C werden die netzwerkbildenden Materialanteile teigig weich; das eingeschlos-sene Kristallwasser verdampft und bläht das teigige Material auf. Mit dem Abkühlen verfestigen die Partikel wieder und haben dann einen hohen Volumenanteil an Poren, idealerweise werden dabei Kügelchen mit gleichmäßigem geringem spezifischen Gewicht und glasartiger, fester, geschlossen erscheinender Oberfläche gebildet.

Die Schriften DB 32 29 995 CI, DE 21 30 194 Al, GB 2112770 A DB 32 38 974 Al US 3627285 A und US 3732071 A zeigen verschiedene Bauweisen von Schachtöfen für das Aufschäumen von Perlite, wobei alle Bauweisen gemeinsam haben, dass der Ofenschacht beheizt wird indem eine Gasflamme direkt in jenen Schacht brennt, in welchen auch die Partikel zwecks AufSchäumens gegeben werden. Typischer-weise mittels eines Zyklonabscheiders werden Feuerungsabgase und aufgeschäumte Partikel voneinander getrennt.

Nachteilig an allen Bauweisen mit durch Flammen direkt beheizten Ofenschächten ist, dass das aufzuschäumende Gut mit den Flammen

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INNOVATIONSSERVICE S. 04/34 • · · • · · · · ♦ · * · • · · · • · · HW-7 • · • · ♦ · • · · direkt in Kontakt kommt und damit Verbrennungsrückstände auf-nimmt, dass durch die Flammen Turbulenzen der Strömung entstehen, wodurch teigiges Material an die Schachtwand gelangt und dort kleben bleibt, dass Feinanteile des aufzuschäumenden Gutes die erforderlichen Abluftfilter für das Abgas verkleben, dass durch chemische Wechselwirkungen zwischen Verbrennungsgas und aufzu-schäumendem Gut korrodierend wirkende Abgase entstehen die die Anlage zerstören und dass die Steuerbarkeit des Temperaturverlaufs über die Höhe des Ofenschachtes schwierig ist.

Die Schriften AT 504051 Al, BP 353860 A2, WO 2009/009817 Al und die CN 201158620 Y zeigen Schachtöfen für das Aufschäumen eines Schüttgutes aus Perlitepartikeln wobei der Schachtofen einen zentralen vertikalen ofenschacht aufweist, der durch die aufzuschäumenden Partikel von oben nach unten durchströmt wird und welcher durch eine entlang seiner Höhe verlaufende, außerhalb seiner Mantelfläche angeordnete Heizquelle beheizt wird. Damit ist gegenüber den zuvor genannten Bauweisen bessere Einstellbar-keit und Reproduzierbarkeit der Eigenschaften der aufgeschäumten Partikel erreichbar, weil zusätzlich zu dem umstand dass der Temperaturverlauf über die Höhe des Ofenschachtes besser stabil einstellbar ist, die Partikel nicht mit Feuerungsabgasen in Kontakt kommen.

Gemäß der AT 504051 Al wird mittels einer am unteren Auslass des Ofenschachtes angeordneten Strahlpumpe (oft wird die Strahlpumpe einfach als "Injektor" bezeichnet) Luft von oben nach unten durch den Ofenschacht gesaugt, welche mit dem Schüttgut durch die obere Stirnseite des Ofenschachtes in diesen einströmt.

Gemäß der EP 353860 A2 wird mit dem aufzuschäumenden Schüttgut auch Luft an der oberen Stirnseite des Ofenschachtes zugeführt, indem in das Rohr, durch welches Schüttgut zugeführt wird auch ein Rohr einmündet, durch welches Luft eingeblasen wird.

In der WO 2009/009817 Al wird vorgeschlagen, die Querschnittsfläche des Ofenschachtes länglich und schmal, beispielsweise läng- 04/10/2012 17:14

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P.004/034 04/10/2012 17:2Θ +4374457116520 INNOVATIONSSERVICE S. 05/34 HW-7 ·*·· ·· ···· • · • · • · • · • · · · · • · · · · • Μ • · · I • · · · · · • · • · · lieh-rechteckig oder auch kreisringringförmig auszuführen und von den beiden großen Querschnittsflächenseiten her zu beheizen, wobei die Wärmequellen außerhalb der schachtwände angeordnet sind und die wärme durch die Schachtwände hindurch übertragen wird. In einer bevorzugten Ausführung dazu bestehen die Schachtwände aus Glaskeramik; da diese Wärmestrahlung weitgehend ungehindert durchlässt ist die Hitzeeinwirkung auf das aufzuschäumende Granulat sehr rasch veränderbar. Durch diese rasche veränderbarkeit ist zwar eine sehr schnelle Steuerbarkeit möglich, es kommt aber auch sehr oft zu schnellen und störend starken Schwankungen der Wärmeeintragung auf die aufzuschäumenden Partikel.

Ein verbleibender Nachteil der Bauweisen mit außenliegender Beheizung ist, dass es an der wand des Ofenschachtes doch noch störend oft zu Anhaftungen von aufgeschäumtem Material kommt.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabenstellung besteht darin, einen für Gasbeheizung geeigneten Ofen für das hitzebedingte Aufschäumen der Partikel eines Schüttgutes bereitzustellen, bei welchem die Eigenschaften der aufgeschäumten Partikel so fein und gut reproduzierbar einstellbar sind wie bei den diesbezüglich besten Schachtöfen. Gegenüber diesen bekannten Schachtöfen soll der neu zu schaffende Ofen die Vorteile aufweisen, dass bei stabiler und dennoch schlanker und einfacher Bauweise bezogen auf den Platz- und Raumbedarf eine höhere Produktionskapazität erreicht wird und dass das Anhaften von Material an wand und Boden des Ofenraumes besser vermieden wird.

Zum Lösen der Aufgabe wird von einem Ofen ausgegangen, bei welchem die aufzuschäumenden Partikel von oben in einen Ofenraum, eingegeben werden, dessen Höhe vielfach größer ist als dessen horizontale Abmessungen, dass die Partikel im Ofenraum nach unten fallen bzw. absinken und durch eine am Boden des Ofenraumes befindliche Entnahmeöffnung entnommen werden. Darüber hinaus weist der Schachtofen noch folgende Merkmale auf; 04/10/2012 17:15

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P.005/034 04/10/2012 17:28 +4374457116520 INNOVATIONSSERVICE S. 06/34 M ·« ► · · « ···· *· ···· • · ♦ · • ·· ·♦· ♦ ♦ · · ··· HW-7 - Das Volumen des Ofenraumes ist durch eine äußere und eine innere Schale begrenzt. - Die innere Schale ist durch die äußere Schale unter Ausbildung eines zwischen den beiden schalen verlaufenden Ringspaltes umfasst. - Die innere Schale ragt von oben her in die äußere schale hinein. Ihre tiefste stelle liegt höher als der Boden der äußeren Schale. - Die innere schale ist unten geschlossen. - Die Auslassoffnung aus dem Ofenschacht befindet sich am Boden der äußeren Schale in einem Abstand zu der Mantelfläche der äußeren Schale unter der tiefsten Stelle der inneren Schale. - innere und äußere Schale werden von der vom Volumen des Ofen-raumes abgewandten Seite her durch eine Heizquelle beheizt.

Durch die Anwendung einer inneren und einer äußeren Schale ist die Oberfläche des Ofenraumes bezogen auf das Volumen sehr groß, womit es einfach ist, bezogen auf das Volumen viel Wärme einzubringen. Obwohl die innere Schale dem Wärmeeintrag in den Ofenraum dient und dazu durch eine Heizquelle beheizt wird, erfordert sie nur an einem sehr kleinen Oberflächenbereich Wärmeisolierung. Das Volumen des Ofenraumes wird im überwiegenden Höhenbereich durch den Ringepalt zwischen äußerer und innerer schale gebildet. Indem sich die Spaltbreite mit Bewegung nach unten nach innen hin - bevorzugt kontinuierlich - erweitert, bekommen die herabsinkenden Partikel eine Bewegungsrichtungskomponente zur Mitte des Ofenraumes hin. Dadurch fallen sie besser in die mittige Auslassöffnung am Boden der äußeren Schale.

Bevorzugt verjüngen sich die Querschnittsabmessungen der inneren Schale verjüngen zum unteren Bereich der inneren Schale hin kontinuierlich, sodass die Spaltbreite des besagten Ringspaltes nach unten hin kontinuierlich zunimmt. Die Verjüngung der Quer-

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Schnittsabmessungen der inneren Schale sollte etwa in jener Höhe des Ofenraumes starten, in welcher sich die aufzuschäumenden Partikel aufzublähen beginnen.

Entlang des Weges der Partikel im Ofenschacht vergrößert sich die den Partikeln zur Verfügung stehende Fließquerschnittsfläche. Dadurch werden Zusammenstöße von Partikeln während des Herabsinkens sehr unwahrscheinlich und es so gut wie nicht mehr zum miteinander Verkleben von vorher einzelnen Partikeln.

Die Vergrößerung der Fließquerschnittsfläche in den einzelnen Höhenbereichen des Ofenraumes sollte zumindest so viel Volumenzuwachs Ofenraum pro Höhenbereich bewirken, wie die Volumenzuname der in diesem Bereich befindlichen Partikeln zufolge Aufblähens beträgt.

Die innere Schale stellt im Ofenraum einen Leitkörper für die dort stattfindende Gasströmung dar. Dieser Leitkörper bewirkt, dass Strömungswirbel unterbunden werden. (Strömungswirbel würden bewirken, dass die im Wirbel "gefangenen" Partikel unverhältnismäßig mehr Wärme empfangen würden als Partikel die nicht in wirbeln "gefangen" werden.)

Die Erfindung wird an Hand von Zeichnungen näher erläutert:

Fig. l: zeigt stilisiert in seitlicher Schnittansicht die für das Verständnis wesentlichen Teile eines ersten beispielhaften, vorteilhaften erfindungsgemäßen Ofens.

Wichtig: Der Höhenbereich zwischen den beiden mit "D" be-zeichneten Niveaulinien ist stark gestaucht dargestellt, also in vertikaler Richtung überproportional (etwa 5-fach bis 10-fach) stärker verkleinert dargestellt als die anderen Höhenbereiche.

Fig. 2: zeigt in gleichartiger Ansicht wie Fig. 1 eines zweiten beispielhaften, vorteilhaften erfindungsgemäßen Ofens, welcher sich vom Ofen von Fig. 1 im oberen Teil unterscheidet.

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Nr6/3734 +4374457116520 04/10/2012 17:28 INNOVATIONSSERVICE S. 08/34 +4374457116520 04/10/2012 17:28 INNOVATIONSSERVICE S. 08/34 • · ·· ·· ···· ·· ···· • · • · • ♦ • • · • • · • · • · • • · • · · • • · ·♦ · • • · • · • · • • · • · • • · • · ·· • · ·· ··· HW-7

Fig. 3: zeigt in seitlicher Schnittansicht wesentliche Teile im oberen Bereich eines dritten, beispielhaften, vorteilhaften erfindungsgemäßen Ofens.

Fig. 4: ist eine stark stilisierte seitliche Teilschnittansicht einer vorteilhaften Bauteilgruppe die der Zuführung von aufzuschäumenden Partikeln eines Schüttgutes in den Ofen-schacht dient.

Fig. 5: zeigt von oben eine Rüttelförder fläche, welche Teil der in Fig. 4 skizzierten Bauteilgruppe ist.

Das Grundprinzip eines erfindungsgenäßen Ofens wird auf den folgenden Seiten an Hand des Beispiels von Fig. 1 erklärt; es gilt aber auch für die Öfen gemäß den Figuren 2 bis 4 gilt. Erst weiter unten werden spezielle optionale Weiterentwicklungen an Hand der Zeichnungen Fig. 2 bis Fig. 4 erläutert.

Der Ofenraum 14 des erfindungsgemäßen Ofens von Fig. l wird durch eine äußere Schale l und eine innere Schale 2 begrenzt. Im dargestellten Beispiel sind beide Schalen l, 2 kreissymmetrisch um eine gemeinsame vertikale Achse ausgebildet. Oben schließen die beiden Schalen in gleicher Höhe ab. Nach unten hin reicht die äußere schale l weiter als die innere Schale 2. Die äußere Schale 1 ist im Wesentlichen als Kreiszylinder ausgebildet. Die innere Schale 2 ist in ihrem oberen Teil ein Kreiszylinder und in ihrem unteren Teil ein sehr schlankes, halbes, nach unten gewölbtes Rotationsellipsoid, dessen Kreissymmetrieachse vertikal ausgerichtet ist.

Seitlich und oben ist die äußere Schale 1 durch eine Wärmeisolierung 9 umfasst, oben kann diese Wärmeisolierung an der Deckfläche der Schalen 1, 2 anliegen. Seitlich ist die Wärmeisolierung 9 in einem Abstand zu der Außenseite der äußeren Schale l um diese herum angeordnet, sodass zwischen Schale l und Wärmeisolierung 9 ein kreiszylindermantelförmiger Hohlraum bleibt. 04/10/2012 17:16

Seite 6 Nr7/3734 P.008/034 04/10/2012 17:28 +4374457116520 INNOVATIDNSSERVICE s. 09/34 • · ·· ·· • ♦ · ♦ · • · ♦ · · • · · ··· ·· ···· • · ·· ··· • · ·· ··♦ HW-7

Nach unten hin ist die äußere Schale 1 offen. In seinem untersten Bereich läuft der ansonsten durch die äußere Schale 1 umschlossene Ofenraum 14 in einen durch einen Trichter 3 umschlossenen Hohlraum aus. Die oben liegende, kreisringfözmige Stirnfläche des Trichters 3 hat den gleichen Innendurchmesser wie die äußere Schale 1. Die kleinere Trichteröffnung bildet die unten liegende Öffnung 4 des Ofenraums 14.

Beheizt wird der Ofenraum 14 über die Mantelflächen der Schalen 1 und 2 indem die schalen 1, 2 an der vom Ofenraum 14 abgewandten Seite durch Gasbrenner 10, 11 erhitzt werden.

Gasbeheizung ist gegenüber elektrischer Beheizung vorteilhaft, weil damit einfach eine höhere Leistungsdichte erreichbar ist und weil man damit unabhängig ist vom lokalen Stromversorgungsnetz, welches oftmals nicht auf derartig große einzelne Abnehmer ausgelegt ist und zudem oftmals auch zu wenig Ausfallsicherheit bietet. (Fachleuten ist es sicherlich möglich an Stelle von Gasbrennern Ölbrenner einzusetzen und damit auf vergleichbare Ergebnisse wie mit Gasbrennern zu kommen.)

Der Raum zwischen der äußeren Schale 1 und der Wärmeisolierung ist durch horizontale Trennebenen in mehrere Etagen unterteilt. Für das Beheizen der äußeren Schale sind in jeder dieser Schalen ein oder mehrere Gasbrenner 10 angebracht, welche diese Etagen erhitzen. Indem mehrere Etagen gebildet sind, kann die Temperatur an verschiedenen Höhenbereichen unabhängig von der Temperatur an anderen Höhenbereichen eingestellt werden.

Die innere Schale 2 wird durch Gasbrenner 11 beheizt, welche in der Deckfläche der inneren Schale angebracht sind und deren Flammen von oben in das durch die innere Schale 2 umschlossene Volumen hinein brennen. Die Flammenabgase werden durch ein zentrales Rohr 12 abgeführt, welches vom unteren Teil des durch die innere Schale 2 umschlossenen Volumens vertikal nach oben durch die Deckfläche hindurch führt. 04/10/2012 17:16

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Tn einer gegenüber der dargestellten Ausführung weiter bevorzugten Ausführungsform werden mehrere Rohre 12, welche für das Abführen von Flammenabgas aus dem durch die innere Schale 2 umschlossenen Raum dienen verwendet, wobei derartige Rohre koaxial innereinander angeordnet sind. Damit wird besonders gleichmäßige Temperaturverteilung um den umfang der inneren Schale 2 herum erreicht . ln einer weiter bevorzugten Ausführungsform dazu ist zumindest ein Rohr, welches für das Abführen von Flammenabgas aus dem durch die innere Schale 2 umschlossenen Raum dient, höhenverstellbar angeordnet. Somit kann kurzfristig regelnd auf die Temperaturverteilung auf der Oberfläche der inneren Schale eingegriffen werden.

Das Schüttgut mit aufzuschäumenden Partikeln wird in den ringförmigen Behälter 6 (Flg. 1) mit v-förmiger Querschnittsfläche über der oberen Abdeckung des Ofenraums 14 gegeben. Der offene Boden dieses Behälters mündet in öffnungsschlitze in der Deckfläche der äußeren Schale 1, oberhalb jenes Teils des Ofenraums 14, welcher sich ringförmig zwischen innerer Schale 2 und äußerer Schale2 erstreckt. Die Querschnittsfläche dieser Öffnungsschlitze verbreitert sich nach unten hin. Von unten her ist in jeden öffnungs-schlitz ein verschlusskörper 5, welcher etwa die komplementäre Form des Öffnungsschlitzes hat in den jeweiligen Öffnungsschlitz gehalten. Ob und wie viele aufzuschäumende Partikel pro Zeit durch die öffnungsschlitze in den Ofenraum 14 rieseln, wird eingestellt indem die Verschlusskörper 5 mehr oder weniger stark gegenüber den öffnungsschlitzen abgesenkt werden. Typischerweise werden die Verschlusskörper 5 an dünnen Stäben oder Drähten, welche von den verschlusskörpem 5 durch den Behälter 6 nach oben zu einem Haltegerüst ragen, gehalten, um das Rieseln von Partikeln zu begünstigen können die Verschlusskörper 5 unter leichte Schwingung versetzt werden. Dazu kann an den die Verschlusskörper 04/10/2012 17:17

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04/10/2012 17:28 +4374457116520 INNOVATIONSSERVICE S. 11/34 > * * ·· ···· ·· • e · • • · • · Φ • · • e • · • · · • « Ml e • · ·· · · • e • • e • · · • # • · ·· ·· • · • M HW-7 tragenden Teilen ein Schwingungserzeuger, beispielsweise realisiert durch einen kleinen Unwucht-Elektromotor, angebracht sein. Es ist vorteilhaft, die mit den in den Ofenraum einzubringenden, aufzuschäumenden Partikeln in Kontakt kommenden Anlagentele, insbesondere des Verschlusskörpers 5, des ringförmigen Behälters 6 und auch der Deckfläche der Schale 2 mit einer hitzefesten Anti-haftschicht, typischerweise aus einem keramischen Material zu versehen.

Ebenso ist es vorteilhaft, die über dem Ofenschacht befindlichen, der Lagerung und dem Transport von aufzuschäumenden Partikeln dienenden Anlagenteile zu kühlen, beispielsweise indem man sie mit Kühlmittelkanälen versieht. Ansonsten besteht die Gefahr, dass die Partikel schon an diesen Teilen so weit aufgeheizt werden, dass sie zähflüssig werden und kleben bleiben.

Sowohl das Schwingen der verschlusskörper 5 als auch die Anti-haftschicht wirken dahingehend, dass vor allem auch Feinteile, also kleinste Partikel, nicht kleben bleiben sondern mit gleichmäßig und zuverlässig in den Ofenschacht rieseln.

Partikel, welche in den beiden Spalten zwischen den Flanken der Öffnungsschlitze und den Seitenflächen der verschlusskörper hindurchrieseln, fallen in den Ofenraum 14 und bilden dort zwei konzentrisch um die Ofenachse herum verlaufende "Vorhänge", während des Hinunterfallens im ofenraum 14 werden die Partikel so sehr erhitzt, sodass ihr Material zähflüssig wird und sie durch enthaltenes Kristallwasser, welches verdampft, aufgebläht werden. Letztendlich gelangen die aufgeblähten Partikel durch die unten liegende Öffnung 4 aus dem Ofenraum 14 hinaus in eine Entnahmeleitung, in welcher kalte Luft oder kaltes Gas strömt, wodurch die Partikel abkühlen, erhärten und mitbewegt werden. Durch die beschriebene Ausführung wird erreicht, dass die Partikel in genau zwei Vorhängen in den Ofenraum 14 rieseln. Gegenüber einer Ausführung mit nur einem "Vorhang" wird damit die Kapazität erhöht. 04/10/2012 17:17

Seite 9 Nr10/374 P.011/034 04/10/2012 17:28 +4374457116520 INNOVATIONSSERVICE S. 12/34 04/10/2012 17:28 +4374457116520 INNOVATIONSSERVICE S. 12/34

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Gegenüber einer Ausführung, bei welcher die Partikel nicht in flächigen Zonen sondern im ganzen Volumen gleichmäßig verteilt herunterfallen, wird die reproduzierbare Einstellbarkeit von Eigenschaften der aufgeschäumten Partikel verbessert.

Damit auch spezifisch sehr leicht Partikel und insbesondere auch sehr feine, aufgeblähte Partikel (bei denen die Oberfläche bezogen auf das Gewicht sehr groß ist) zuverlässig und gleichmäßig durch den Ofenraum 14 nach unten bewegt werden und nicht in strömungswirbeln hängen bleiben oder gar an Begrenzungen des Ofenraumes kleben bleiben, ist es wichtig, dass durch den Ofenraum eine weitgehend wirbelfreie Gasströmung von oben nach unten verläuft, welche diese Partikel mitnimmt.

Um eine derartige Gasströmung zu erzeugen, wird durch die Öffnungen 8 an der Deckfläche des ofenraumes 14 Gas - welches vorgewärmt sein kann - zugeführt und durch die zuunterst liegende Öffnung 4 des Ofenraums 14 durch die an ihrem Anfangsbereich als Strahlpumpe 7 ausgebildete Entnahmeleitung abgeführt. Bevorzugt wird die Gasströmung durch eine Säugpumpe erzwungen, welche typischerweise am Auffangbehälter für aufgeschäumte, erhärtete Partikel angeordnet ist und durch die zu diesem Behälter führende Entnahmeleitung 30 hindurch derart auf den Ofenraum 14 wirkt, dass an der Entnahmeöffnung 4 aus dem Ofenraum gegenüber Umgebungs -druck ein Unterdrück vorliegt. würde man die innere Schale 2 weglassen, so würde das Gas im Ofenraum dazu neigen Wirbelströmungen auszubilden, nämlich derart, dass entlang der vertikalen Ofenachse Gas nach oben strömt und dass Gas in jenen Bereichen, an welchen Partikel fallen, vermehrt abwärts bewegt wird, weil es dort durch die Partikel gekühlt wird. Durch die innere Schale 2 wird derartiger Wirbelbildung kein Raum gelassen. Neben dem Vorteil, dass durch die innere Schale 2 hindurch auch zusätzliche mehr Wärme eingebracht werden kann, wird also durch die innere Schale erreicht, dass sich kaum

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Gaswirbel im Ofenraum bilden und damit Begrenzungsflächen des Ofenraumes weniger oder gar nicht mehr verklebt werden und das Ergebnis des Aufschäumvorganges besser reproduzierbar einstellbar ist.

Da die Querschnittsfläche des Ofenraums 14 zumindest in der Blähzone des Ofenschachtel, also in jenem Höhenbereich in welchem sich die Partikel aufblähen, von oben nach unten zunimmt, wird die Volumenzunahme, welche die Partikel durch das Auf schäumen während ihres Weges von oben nach unten durch den Ofenraum erfahren, kompensiert oder überkompensiert. Dadurch kommt es nicht zu der ansonsten stattfindenden Beschleunigung der Gasströmung im unteren Höhenbereieh des Ofenraums 14, sondern eher zu einer Verlangsamung. vorteilhaft daran ist, dass man dadurch mit einer geringeren Höhe des Ofenraums auskommt und dass es damit zuverlässiger gelingt, die herabsinkenden, aufgeschäumten Partikel im untersten Teil des Ofenraums 14 direkt in die Öffnung 4 zu leiten ohne dass sie die Wände des Trichters 3 überhaupt berühren. Dieses Berühren sollte vermieden werden, da die Partikel in dem teigigen Zustand, in welchem sie dabei sind, extrem klebrig sind und daher an den Wänden des Trichters festkleben würden.

Im Höhenbereich des Ofenraums 14 unterhalb des Bodens der inneren Schale 2 ist die Querschnitts fläche des Ofenraums 14 sehr groß und dementsprechend die Fließgeschwindigkeit der Gasströmung nach unten verlangsamt. Die Partikel sind dann, wenn sie in diesem Höhenbereich kommen schon stark aufgeschäumt. Indem sie viel Platz haben kommt es dennoch kaum zu Zusammenstößen und zum Verkleben von Partikeln untereinander, indem sie in diesem Höhenbereich langsam bewegt werden und dabei noch erheblicher Wärmeeinwirkung ausgesetzt sind (auch der Boden der Schale 2 strahlt wärme ab) verändern sie ihre Struktur vorteilhaft. Im wesentlichen ohne Volumenvergrößerung neigen sie ihre Form stärker der Kugelfocm an und sie bilden eine stärkere, glasartige äußere Schale. Nach dem Abkühlen sind die so gebildeten fertigen Partikel trotzdem sie

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Nr12/~374 04/10/2012 17:28 +4374457116520 INNOVATIDNSSERVICE S. 14/34 HW“ 7 •* ·* »· ·*·· . • ·· «· · . .

• ·· ··*· • · · · ·· ··· • · · ··· spezifisch sehr leicht sein können, sehr gut bruchfest und gegen Eindringen von Flüssigkeit dicht.

Das "berührungsfreie" Leiten der aufgeschäumten Partikel zu der Öffnung 4 des Ofenraume 14 hin wird durch weitere Ausbildungen des erfindungsgemäßen Ofens zusätzlich unterstützt:

Der Innendurchmesser der horizontalen, ringförmigen Querschnitts-fläche des Ofenraums 14 nimmt mit sinkender Höhe im ofenraum ab. Dadurch wird einer im obersten Teil des Ofenraums 14 ausschließlich vertikal nach unten verlaufenden Gasströmung schon weit oberhalb der zuunterst liegenden Öffnung 4 eine radial horizontal nach innen ausgerichtete Bewegungskomponente zuaddiert. Diese radial nach innen weisende Bewegungskomponente nimmt natürlich auch die aufgeschäumten und damit sehr leichten Partikel mit und trägt sie sicher von den wänden der äußeren Schale 1 weg.

Die Wand des Trichters 3, welcher die Verengung der Schale 1 zu der unten liegenden Öffnung 4 des ofenraumes bildet, ist stark gekühlt, im dargestellten Beispiel indem sie zweischalig ausgeführt ist und im inneren Hohlraum Kühlwasser geführt wird. Zusätzlich kann zwischen der unteren Stirnfläche der äußeren Schale 1 und der oberen Stirnfläche des Trichters 3 kühle Luft zugeführt werden. Dazu ist zwischen Schale 1 und Trichter 3 ein ringförmiges Gitter angebracht, welches Durchlässe 13 aufweist welche von außen kommende Rohre 13.1 mit dem Ofenraum 14 verbinden. Die durch die Rohre 13.1 den Durchlässen 13 und dann dem Ofenraum 14 zugeführte kühle Luft fließt im Ofenraum an der wand des Trichters 3 nach unten in die Öffnung 4 und nimmt dabei aufgeschäumte Partikel mit, welche ansonsten an die Trichterwand gelangen und dort festkleben könnten.

Die Öffnung 4 führt aus dem Ofenraum 14 hinaus in eine Entnahme-leitung 30. Diese Bntnahmeleitung ist im Bereich an der Öffnung 4 als Strahlpumpe 7 ausgebildet. Entsprechend der an sich bekannten Funktion einer derartigen Pumpe wird durch ein Injektorrohr 7.1, 04/10/2012 17:18

Seite 12 Nr13/~374 P.014/034 04/10/2012 17:28 +4374457116520 INNOVATIONSSERVICE S. 15/34 » · · 4 HW-7 » · · 4 ·· ·· welches einen relativ kleinen Durchmesser hat, Luft oder Gas mit relativ hoher Geschwindigkeit in Richtung der wegführenden Entnahmeleitung eingeblasen und über die Entnahmeleitung abgeführt. Durch einen aerodynamischen Effekt wird dadurch durch die Öffnung 4, durch welche Luft oder Gas normal zur Richtung des Injektorrohres 7.1 und der Entnahmeleitung auf den Endbereich des Injektorrohres strömen kann, Luft bzw. Gas in die Entnahmeleitung angesaugt. Bei konstanter Strömung durch das Injektorrohr 7.1 kann man die Saugwirkung steuern, indem man das Injektorrohr in seiner Längsrichtung verschiebt. Indem man die Strahlpumpe mit kalter Luft betreibt und indem die Strömungsgeschwindigkeiten in der Strahlpumpe sehr hoch sind, werden die mit dem Gas aus dem Ofenraum 14 angesaugten Partikel sehr rasch gekühlt und verfestigen rasch ohne in noch teigigem Zustand irgendwo festzukleben. Indem im Bereich der Strahlpumpe gegenüber dem Ofenraum 14 eine Druckverminderung im Gasstrom stattfindet, wird eine zusätzlich Kühlwirkung erreicht.

Bei der Ausführung von des Ofens von Fig. l ist es wie dargestellt sehr vorteilhaft die Einlässe für Partikel und Luft bzw. Gas am oberen Teil der Begrenzung des Ofenraums 14 so anzuordnen, dass zwischen den Einlässen für Partikel und der nächstliegenden Schale l, 2 jeweils Einlässe 8 für Luft bzw. Gas liegen. Das hilft, direkten Kontakt zwischen Partikeln und Schale 1, 2 zu vermeiden.

Es ist ratsam, vorgeheizte Luft zuzuführen, da damit die Höhe des Ofenschachtofens geringer sein kann, als wenn kalte Luft zugeführt wird. Weiters ist vorteilhaft, von Wasserdantpf befreite Luft zuzuführen, da damit die Abluft aus dem Ofenschacht weniger korrosionsfördern auf Anlagenteile wirkt.

Wie schon weiter oben erklärt ist es ist vorteilhaft, die Luftzufuhr von oben in den Ofenschacht hinein zwangezusteuem. Man sollte sich also nicht nur auf die ggf. vorhandene Strahlpumpe 7 04/10/2012 17:19 P.015/034

Seite 13 Nr14 / 374 04/10/2012 17:28 +4374457118520 INNOVATIONSSERVICE S. 16/34 HW-7 • · » • · · · • · · • · · · • · · · · • · · ♦ • · · · verlassen, sondern durch eine zusätzliche Pumpe, welche bevorzugt als Säugpumpe zumindest mittelbar an der Auslassöffnung der Entnahmeleitung 30 hängt zu erzwingen, dass immer eine möglichst gleichförmige Luftströmung von oben in den Ofenschacht hinein stattfindet. Dabei ist es sehr vorteilhaft, das ringförmige Behältnis 6 (Fig. l) gegenüber der Umgebungsluft abgedichtet aus zu -bilden und die Zuluft zum Ofenschacht auch in das ringförmige Behältnis 6 zu leiten, sodass auch durch dessen Bodenöffnung hindurch zumindest eine kleiner gleichmäßiger Fluss von Zuluft in den Ofenschacht hinein stattfindet. Damit wird erzwungen, dass auch Feinteile des im Behältnis befindlichen Schüttgutes in den Ofenschacht hineinbewegt werden und nicht durch aufsteigendes Ofenabgas nach oben hin entweichen können. Im Ofenschacht werden durch die dort vorliegende gute Luftführung von oben nach unten, die Feinteile ebenso wie größere Teile nach unten bewegt und dabei aufgeschäumt ohne mit einer Schachtwand zu verkleben. Damit wird also erstmals auch der Feinanteil der aufzuschäumenden Partikel wertmäßig nutzbar.

Die Einstellung der Temperaturen in den einzelnen Höhenzonen des Ofenraume 14 hängt vom Material und der Größe der aufzuschäumenden Partikel ab. Die diesbezüglichen werte lassen sich für den Fachmann durch Analogien zu bekannten für das Aufschäumen verwendeten Schachtöfen und durch Versuche leicht herausfinden, weshalb hier nicht näher darauf eingegangen wird, aus den gleichen Gründen wird hier auch nicht näher auf die Auslegung von Ofenteilen in Bezug auf statische Beanspruchungen eingegangen.

Die Isolierung 9 und die äußere Schale 1 sollten nicht jeweils monolithisch aus einem einzigen Stück bestehen, sondern aus einzelnen, voneinander lösbaren Teilstücken, beispielsweise von flächigen Stücken, welche an anderen Stücken, eventuell über ein gemeinsames verbindenden Gerüst, schwenkbar gehalten sind. Dadurch wird nicht nur der Austausch von beschädigten Teilstücken exmög-

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Nr 1 noo4 15/37 P.016/034 04/10/2012 17:28 +4374457118520 INNOVATIONSSERVICE S. 17/34 • · · · · · · HW-7 • · · · ·· ··· ···· · · · · • · · » · · · licht, man gewinnt damit auch WartungsZugänge zu den Gasbrennern 10 und zum Ofenraum 14.

Das Rohr 12, durch welches Flammenabgase der Gasbrenner 11 aus dem von der inneren Schale 2 umschlossenen Volumen abgeführt werden, kann höhenverstellbar ausgeführt sein. Durch die Höhenver-etellbarkeit kann man das Temperaturprofil der inneren Schale über deren Höhe beeinflussen.

An stelle eines einzigen Rohres 12 können auch mehrere koaxial innereinander angeordnete Rohre verwendet werden, wobei die Rohre mit kleinerem Durchmesser weiter unten enden. Durch Beeinflussung der Menge an abgesaugtem Flammenabgas je Rohr kann das Temperaturprofil der inneren Schale über deren Höhe genauer beeinflusst werden. Natürlich könnte man auch dabei die einzelnen Rohre höheneinstellbar befestigen.

Der Übergang des kreiszylindrischen Teils der innenschale 2 zum konisch zusammenlaufenden Teil der Innenschale 2 befindet sich typischerweise bei zwei Drittel der Höhe der äußeren schale 1. Vermutlich ist es ideal, wenn der Übergang in jener Höhe liegt, bei welcher die Partikel während ihres Weges nach unten anfangen durch Aufblähen ihr Volumen zu vergrößern.

Das Durchmesserprofil der innenschale 2 über deren Höhe braucht nicht zwangsläufig stetig und kantenfrei zu verlaufen. Es ist auch möglich das Profil mit Kanten oder sogar leichten Stufen auszubilden. In einer einfacheren Ausführungsform könnte man die Innenschale auch aus einer Kreiszylindermantelfläche und einer unten daran anschließend, sich nach unten zu verjüngenden Kegelmantelfläche ausbilden. Anstatt der Kegelmantelfläche könnte man auch eine Kegelstumpfmantelfläche nehmen und den unteren Abschluss durch eine ebene Bodenfläche bilden.

In einer extrem einfachen, aber nicht mehr ganz so vorteilhaften Ausführung kann die innere Schale einfach als unten geschlossener Kreiszylinder ausgeführt sein, wobei aber seine Grundfläche in einem vertikalen Abstand über der unteren Fläche der äußeren

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Schale liegt. Auch dadurch ergibt sich im Bereich des unteren Randes der unteren Schale eine radial nach innen ausgerichtete ümlenkung des GasStroms. Gegenüber den vorher beschriebenen Ausführungsformen ist aber mit stärkeren Verwirbelungen zu rechnen die dazu führen können, dass Partikelmaterial an der Bodenfläche der unteren Schale anwächst.

Die dem Ofenraum 14 zugewandten Oberflächen der Schalen l, 2 können mit Erhebungen und Vertiefungen, beispielsweise gewellt oder gehämmert oder geprägt ausgebildet sein, wobei die Berge und Täler der wellen bevorzugt ausschließlich vertikal bzw. vertikal und radial verlaufen. Durch diese unebene Ausführung wird die Oberfläche für Wämeabstrahlung in den Ofenraum 14 hinein vergrößert und die wärmeabstrahlung wird besser diffus. Im Fall dass die Schalen aus Blech gebildet sind, wird durch eine Wellung mit ausschließlich vertikal verlaufenden wellenkämmen die Stabilität gegen vertikale Lasten verbessert und es wird die Robustheit gegen Wärmespannungen in horizontaler Richtung verbessert.

Bevorzugt sind die Schalen 1 aus Metall, bevorzugt aus Stahl auf-gebaut. Das Material der Schalen wirkt nicht nur als Wämeleitme-dium, sondern auch als wärmespeicher. Durch diesen werden sehr rasche Temperaturänderungen im Ofenraum 14 zuverlässig vermieden; die Temperaturregelung wird damit vereinfacht und weniger störungsanfällig.

Es ist aus statischen Gründen schwierig, den Spalt in der Deckfläche der Schale l für die Zuführung von Partikeln in den Ofenraum 14 ohne Unterbrechung kreisförmig rund um die obere Deckfläche der inneren Schale 2 verlaufen zu lassen. Prinzipiell wäre es aber schon möglich, man müsste ein Haltegestell für die innere Schale 2 verwenden, welches den Spalt oberhalb überbrückt.

Anstatt einen einzigen, durchgehenden Behälter 6 für zuzuführende, aufzuschäumende Partikel oberhalb des Ofenraums anzuordnen, könnte man auch mehrere Behälter verwenden, welche mit unterschiedlichen Partikeln befüllt sind, deren Zufluss zum Ofenraum

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Nr17/374 P. 018/034 04/10/2012 17:28 +4374457116520 INNOVATIONSSERVICE S. 19/34 HW-7 14 durch separate Verschlusskörper 5 gesteuert wird. Man könnte so kleinere und größere Partikel gleichzeitig aufschäumen, wobei es erforderlich wäre pro Zeit weniger Masse an großen Partikeln in den Ofenraum zu lassen. (Größere Partikel haben im Verhältnis zu ihrem Volumen eine kleinere Oberfläche als kleinere Partikel. Daher brauchen größere Partikel bei gleichem Weg durch den Ofenraum eine höhere Temperatur des Ofengases um gleich gut aufgeschäumt zu werden. Indem bei gleicher Beheizung durch geringere Masse an zugeführten Partikeln weniger Wärme durch die Partikel selbst abgeführt wird, ist die Temperatur im Ofenraum höher.) es sei klargestellt, dass äußere und innere Schale und mit diesen der Ofenraum keineswegs rotationssymmetrisch ausgebildet sein müssen. Gut denkbar ist beispielsweise auch, die Schalen so auszubilden, dass ihre horizontalen Querschnittsflächen geschlossene Vielecke, bevorzugt regelmäßige geschlossene Vielecke sind. Für die Ausbildung der inneren Schale bedeutet das, dass in Analogie zu den weiter oben vorgeschlagenen geometrischen Formen Kegel, Kegelstumpf, Kreiszylinder die Formen Pyramide, Pyramidenstumpf und Prisma vorzusehen sind.

Gegenüber der in Fig. 1 skizzierten runden Bauweise haben eckige Bauweisen den Vorteil, dass die Schalen einfacher aus ursprünglich ebenen Flächen zusammengefügt werden können. Nachteilig ist möglicherweise, dass es über den umfang der Schalen vermehrt zu unterschiedlich hohen Temperaturen kommen kann.

Fig. 2 zeigt eine beispielhafte erfindungsgemäße Ofenausführung, bei welcher die aufzuschäumenden Partikel und die in den Ofenraum 14 zuzuführende Luft durch die gleichen Öffnungen 16 von der oberen Stirnfläche des Ofens her in den Ofenraum 14 eingebracht werden. Die Öffnungen 16 sind dabei wiederum in zwei konzentrischen Kreisen um die vertikale Achse des Ofens angeordnet. Der oberste Höhenbereich 17 des Ofenraumes 14 ist durch einen kreisförmig um die Ofenachse umlaufenden Steg 18 in zwei konzentrische Ringe ge- 04/10/2012 17:20

Seite 17 Nr18/'374 P.019/034 04/10/2012 17:28 +4374457116520 INNOVATIÜNSSERVICE S. 20/34 • · · · · · · ·· · · ····· HW-7

• · · * » i I I • * · · · · · teilt. Der Steg ragt von der Deckfläche der Schale des Ofenraums nach unten. Der oberste Höhenbereich 17 des Ofenraumes 14 wird deutlich weniger beheizt als die unten nachfolgenden Höhenbereiche, sodass die Partikel im Höhenbereich 17 noch nicht so heiß sein können, dass sie mit Wänden des Ofenraumes oder mit dem Steg 18 verkleben könnten. Durch den Steg 18, welcher im Höhenbereich 17 den Strömungsquerschnitt für Gas, welches durch den Ofenraum strömt zweiteilt, werden Verwirbelungen von Gasströmungen im obersten Höhenbereich des Ofenraumes bestens vermieden. Indem auf dem weg von Partikeln im Ofenraum 14 von oben nach unten mit dem unteren Ende des Steges 18 die Fließquerschnittsfläche relativ plötzlich zunimmt, entsteht in der Höhe des unteren Endes des Steges 18 eine horizontale Bewegungskomponente von Partikeln und Gas, welche von den Schalen 1, 2 des Ofenraumes weg ausgerichtet ist, womit in weitere Folge Ankleben von Partikeln an den Schalen weiter unterbunden wird.

Fig. 3 zeigt einen Ofen mit dem optionalen vorteilhaften Merkmal, dass die den Ofenraum 14 oben abdeckende Fläche höheneinstellbar ist. im dargestellten Beispiel wird diese Fläche durch einen hitzefesten und auch mechanisch stabilen Isolierkörper 19 gebildet. Dieser Isolierkörper 19 trägt sowohl die Zuführeinrichtungen 15 für die aufzuschäumenden Partikel als auch die innere Schale 2. An einer nicht dargestellten Aufhängung ist der Isolierkörper 19 von oben her fassbar und durch ein Hebezeug mehr oder weniger weit in die nach oben offene äußere Schale 1 hinein absenkbar.

Indem somit die Höhe des Ofenraums 14 einstellbar ist, kann besser auf bestimmte aufzuschäumende Materialien und insbesondere besser auf die Größen der aufzuschäumenden Partikel eingegangen werden. Kleinere Partikel haben im Verhältnis zu ihrem Volumen eine deutlich größere Oberfläche und schäumen dementsprechend sehr viel rascher auf als größere Partikel. Für das Auf schäumen von kleineren Partikeln wird man also den Ofenraum 14 niedriger einstellen (Isolierkörper 19 samt Anbauten weiter absenken) als P.020/034 04/10/2012 17:21

Seite ie Nr19/374 04/10/2012 17:2Θ +4374457116520 INNOVATIONSSERVICE S. 21/34 I · · · · « · • · · · t« ··· • · · · · · 9 HW-7 • · · · · · · für das Aufschäumen von größeren Partikeln. Durch das Anpassen der Höhe kann schneller und mit insgesamt besserer Energieeffizienz auf die Partikelgrößen eingestellt werden, als wenn dieses Einstellen durch Temperaturanpassung oder durch Geschwindigkeits-anpassung der Gasströmung erfolgen würde. Wenn wie besprochen die Höhe des Isolierkörpers 19 einstellbar ist, ist es besonders wertvoll, wenn die Schale 1 aus einzelnen Segmenten gebildet ist, welche für wartungsarbeiten vom Ofenraum weggeschwenkt werden können. Durch Untersuchungen an den Schalensegmenten kann festge-stellt werden, ob Partikel zum Anlegen dort neigen. Wenn das der Pall ist, kann für den weiteren Betrieb durch Absenken des Isolierkörpers 19 die Situation verbessert werden.

Einsteilbarkeit der Höhe der Deckfläche des Ofenraums ist nicht nur bei erfindungsgemäßen Ofenbauweisen mit innerer Schale 2 vorteilhaft, sondern auch bei bisher verwendeten Schachtöfen für das Aufschäumen von Partikeln, welche keine innere Schale 2 hatten die im Ofenschacht nicht ganz nach unten ragt.

In dem in Pig. 3 gezeigten Beispiel ist die Innere Schale 2 gegenüber der durch den Isolierkörper 19 gebildeten Deckfläche des Ofenraums 14 nicht höhenverstellbar.

In einer vorteilhaften Weiterentwicklung dazu, ist die Vertikal-Position der inneren Schale 2 auch gegenüber dem Isolierkörper 19 verstellbar. Dem höheren Herstellungsaufwand steht eine noch bessere Einsteilbarkeit gegenüber.

In Fig. 4 zeigt stark stilisiert eine vorteilhafte Bauteilgruppe für die Zuführung von aufzuschäumenden Partikeln in den Ofenraum. Die Bauteilgruppe ist mit einer Steuerungsvorrichtung versehen, welche einzelnen Bauteile beeinflusst.

Die Partikel werden durch eine abfallende Leitung 21, in welcher eine steuerbare Fördererschnecke enthalten sein kann, in den Wiegebehälter 22 einer steuerbaren Waage 22 eingebracht. Sobald durch die Waage ein vorgegebenes Gewicht von Material im Wiegebe-

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Nr 20 / 374 P.021 /034 04/10/2012 17:28 +4374457116520 INNOVATIONSSERVICE: S. 22/34 HW-7 hälter als (annähernd) erreicht gemessen wird, wird das weitere Zufordern in den Wiegebehälter 22 unterbrochen, ln einem festgegebenen zeitlichen Takt wird der Wiegebehälter nach unten hin entleert. Der Wiegebehälter wird wieder in Aufnahmeposition gedreht und erneut befällt. Abweichungen der beim vergangenen Füll-vorgang des Wiegebehälters 22 dem Wiegebehälter zugeführten Menge von der Sollmenge, werden durch eine Anpassung der Sollmenge beim nächsten Wiegevorgang ausgeglichen, sodass zumindest über einen längeren Zeitraum die zugeführte Menge sehr genau passt.

Vom Wiegebehälter 22 fällt das gewogene Schüttgut aus aufzuschäumenden Partikeln auf einen Schüttkegel von schon gewogenem Schüttgut, welcher den trichterförmigen, unten offenen Boden eines Behälters 23 abdeckt. Durch einen von unten in die Öffnung des Behälters ragenden kegelförmigen Teil 24, welcher steuerbar kontinuierlich höhenverstellbar ist, ist die untere Öffnung des Behälters 23 stufenlos in ihrem Durchflussquerschnitt einstellbar. Durch die Steuerung wird der Füllstand im Behälter 23 (Höhe des Schüttkegele) so überwacht, dass er nur innerhalb eng vorgegebener Grenzen schwanken darf, je nach Bedarf wird der kegelförmige Teil 24 etwas abgesenkt oder angehoben um die Öffnung am Boden des Behälters 23 zu erweitern oder zu verengen und im wesentlichen einen weitgehend gleichmäßigen, kontinuierlichen Fluss von Schüttgut aus dem Behälter 23 heraus zu erreichen.

Vom Behälter 23 heraus rieselt das Schüttgut auf einen Rüttelförderfläche 25. Die Rüttelförderfläche 25 stellt die Verbindung zwischen dem etwa kreis ringförmigen, relativ kleinen Auslass für Schüttgut aus dem Behälter 23 einerseits und einem linienförmig langgestreckten, teilkreisföxmigen Einlass für Schüttgut in den Ofenraum dar. Die Rüttelförder fläche 25 ist vom Auslass aus dem Behälter 23 zum Einlass in den Ofenraum hin geneigt. Ebenso verbreitert sie sich in Anpassung an die Abmessungen des Auslasses aus dem Behälter 23 und des länglichen Einlasses in den Ofenraum vom Auslass aus dem Behälter 23 zum Einlass in den Ofenraum hin

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Nr21 /~374 04/10/2012 17:28 +4374457118520 INNOVATIONSSERVICE S. 23/34 • · · ·· · ·· » · • t · ·· · · ·····

• · · f ·»· '· · I HW-7 • · · · ····· · kontinuierlich. Die Bodenfläche der Rüttelförderfläche ist nicht einfach eben oder rinnenf örmig. Statt dessen weist sie eine Abfolge von Abkantungen auf, durch welche eine Stufenfolge gebildet wird, in welcher zueinander parallele Täler 25.1 und Kämme 25.2 einander abwechseln und wobei jedenfalls die Kämme 25.2 horizontal ausgerichtet sind und das Höhenniveau der Kämme von Kamm zu Kamm zum Einlass in den Ofenraum hin abnimmt. Durch einen Ruttel-antrieb (nicht dargestellt) wird die Rüttelförderfläche 25 in rüttelnde Bewegung versetzt.

Durch die spezielle Ausbildung und Anordnung der Rüttelförderfläche 25 wird erreicht, dass Schüttgut, welches auf der Rüttelförderfläche von oben nach unten fließt, über die Länge der einzelnen Kämmen 25.2 jeweils in konstanter Menge pro Kammlänge fließt und damit mit konstanter Menge pro Breite der Rüttelförderflache 25 auch von dieser weg in den Ofenraum hinein fließt. Damit wird mit geringem Aufwand erreicht, dass in dem "Vorhang" von Schüttgut, welcher in den Ofenraum hinein und in diesem nach unten fließt, an jedem Breitenabschnitt die gleiche Flussdichte an Partikeln vorliegt.

In Fig. 5, welche eine Rüttelförderfläche 25 von oben zeigt, ist gut erkennbar, dass die einzelnen Täler 25.1 und Kämme 25.2 der Rüttelförderetrecke keine geraden Strecken sind, sondern Teilkreise. Der unterste Teilkreis ist genau eine viertelkreis. Man braucht also vier, jeweils um 90° versetzt zueinander angeordnete derartige Rüttelförderflächen 25 um einen Kreis von Öffnungen in einen Ofenraum zu beliefern,

Die Einbringung von aufzuschäumenden Partikeln mit Anlagenteilen wie in Fig. 4 und 5 dargestellt und dazu beschrieben ist natürlich nicht nur bei solchen erfindungsgemäßen Ofenbauweisen sinnvoll welche eine innere Schale 2 aufweisen. Sie ist ganz allgemein sinnvoll, wenn die Partikeln zwecks Auf Schäumens von oben in einen Ofenschacht eingegeben werden. 04/10/2012 17:22

Seite 21 <r22/374 P.023/034 04/10/2012 17:28 +4374457116520 INNOVATIONSSERVICE ε. 24/34 • ·· ·· · ·· ·· ······ · ·· ··· HW-7 • · · · * · » · • · · · ·· ·· ·

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Rüttel-förderstrecke 25 gegen ümgebungsluft abgeschirmt und durch die Öffnung in welche die Rüttelförderfläche 25 in den Ofenraum hinein fördert, wird auch Gas in den Ofenraum hinein gefördert. Damit ist gewährleistbar, dass auch sehr feine aufzuschaumende Partikel bestimmungsgemäß in den Ofenraum gelangen und nicht über diesem als Staub in die Umgebung hin entweichen. Gerade die aus feinen Partikeln gebildeten aufgeschäumten Partikeln sind als Baustoff besonders wertvoll. Bisher konnten solche Partikel aber nicht in reproduzierbarer weise aufgeschäumt werden. 04/10/2012 17:22

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Claims (17)

1. 04/10/2012 17:28 +4374457116520 INNOVATIONSSERVICE S. 25/34 HW-7 Patentansprüche 1. Ofen für das hitzebedingte Auf schäumen von Partikeln eines Schüttgutes in welchen die aufzuschäumenden Partikel von oben her in den Ofenraum (14) eingegeben werden, im Ofenraum (14) nach unten bewegt werden, dabei erhitzt und aufgebläht werden und durch eine am Boden des Ofenraumes (14) befindliche Entnahmeöffnung (4) entnommen werden, wobei das Volumen des Ofenraumes (14) durch eine äußere Schale (l) und eine innere Schale (2) begrenzt ist, wobei in horizontaler Quer·* Schnittsansicht die innere Schale (2) durch die äußere Schale (1) unter Ausbildung eines zwischen den beiden Schalen verlaufenden Ringspaltes umfasst ist und wobei innere und äußere Schale (1, 2) von der vom Ofenraum (14) abgewandten Seite her durch eine Heizquelle (10, 11) beheizt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Schale (2) von oben her in das durch die äußere Schale (l) umfasste Volumen hinein ragt, dass die tiefste Stelle (2.1) der inneren Schale (2) höher liegt als die unteren Enden von Ofenraums (14) und äußerer Schale (1) und dass die innere Schale (2) unten geschlossen ist.
2. 2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die innere Schale (2) zumindest in einem Teilbereich ihrer Höhe nach unten hin konisch verjüngt.
3. 3. Ofen nach Anspruch l oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckfläche des Ofenschachtes (14) Öffnungen (8, 16) für die Zufuhr von Luft in den Ofenschacht (14) aufweist und dass eine Luftantriebevorrichtung wie eine Pumpe oder ein Lüfter vorhanden ist, welcher dazu geeignet ist, einen Luftstrom durch diese Öffnungen (8, 16) hindurch in den Ofenschacht (14) zu erzwingen. Seite 23 04/10/2012 17:23 ^24/3734 P.025/034 26/34 04/10/2012 17:28 +4374457116520 INNOVATIONSSERVICE S. • · · · · · · · · · • · · · · · · ·#··· • * · · · ·« · ···· ····· «
4. 4. Ofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsweg des Luftstroms zumindest teilweise durch ein Volumen (6, 15) geführt ist, welches sich oberhalb des Ofenschachtes (14) befindet und welches durch in den Ofenschacht einzubringende Partikel zu durchfließen ist.
5. 5. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckfläche des Ofenraume (14) zwei konzentrische Ringe von Öffnungen (16) aufweist, welche für das Einbringen von aufzuschäumenden Partikeln in den Ofenraum (14) hinein vorgesehen sind, wobei die Öffnungen (16) um den oberen Teil der inneren Schale (2) herum angeordnet sind und im Ofenraum (14) in den zwischen innerer Schale (2) und äußerer Schale (1) verlaufenden Ringspalt führen.
6. 6. Ofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine innere und eine äußere Öffnung der zwei konzentrischen Ringe von Öffnungen durch einen zwischen ihnen liegenden Verschlusskörper (5), welcher in eine größere Öffnung an der Deckfläche des Ofenraumes (14) eingesteckt ist, getrennt sind.
7. 7. Ofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper (5) durch einen Antrieb in Vibration versetzbar ist.
8. 8. Ofen nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass von der Deckfläche des Ofenraums (14) aus ein Steg (18) herunterragt, durch welchen der oberen Teil (17) des Ofenraums (14) in zwei konzentrische Ringe geteilt wird in welchen jeweils ein Ring von Öffnungen (16) mündet.
9. 9. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich net, dass die dem Ofenraum (14) zugewandte Oberfläche einer Schale (1, 2) eine gewellt oder gehämmert oder geprägte Struktur aufweist. Seite 24 04/10/2012 17:23 25/37 P.026/034 04/10/2012 17:28 +4374457116520 INNOVATIONSSERVICE S. 27/34 HW-7 • · • · • · • · • · · · · · · • · · · ·· ··· * ·♦· I · • · · · · « ·
10. 10. Ofen nach einem der Ansprüche l bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Schale (l) unten in einen Trichter (3) mündet, wobei zwischen Schale (1) und Trichter (3) Durchlässe (13) für ein Kühlmedium angeordnet sind.
11. 11. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Schale (2) durch einen Gas- oder Ölbrenner (li) von oben her beheizbar ist und dass für die Abfuhr von Flammenabgasen ein oder mehrere Rohre (12) von oben her in den unteren Teil des durch die innere Schale (2) umschlossenen Volumens ragen.
12. 12. Ofen nach Anspruch li, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Rohre (12) gegenüber der inneren Schale (2) höhenverstellbar befestigt sind.
13. 13. Ofen nach Anspruch ll oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Rohre (12) koaxial zueinander angeordnet sind.
14. 14. Ofen nach einem der Ansprüche l bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckfläche des Ofenraumes gegenüber der äußeren Schale 1 höhenverstellbar befestigt ist.
15. 15. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Schale (2) gegenüber der äußeren Schale (2) höhenverstellbar befestigt ist.
16. 16. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr von aufzuschäumenden Partikeln an die von oben in den Ofenraum führenden Öffnungen (16) über eine Rüttelfläche (25) erfolgt, welche geneigt ist und eine Folge von Tälern (25.1) und Kämmen (25.2) aufweist, wobei die einzelnen Kämme (25.2) jeweils horizontal verlaufen.
17. 17. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhrstrecke für aufzuschäumende Partikeln an die von oben in den Ofenraum (14) führenden Öffnungen über Seite 25 04/10/2012 17:24 Ν|26/37Ί4 P.027/034 04/10/2012 17:28 +4374457116520 INNOVATIONSSERVICE S. 28/34 Μ M «· *··· ·· OMI • · f · « 9 ·· 9 · • · 9 9 9 9 · 9« 999 HW-7 ··«·*· · · • · · · ····· · einen Wiegebehälter (22) einer automatischen Waage und durch die Öffnung eines Behälter (23) verläuft, wobei die weite besagter Öffnung stufenlos einstellbar ist. Seite 26 04/10/2012 17:24 Nr η η n 27/37 4 P.028/034