Verfahren und Ofen zum Brennen von körnigem Material Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bren nen von körnigem Material in einem Ofen und ist in erster Linie zur Anwendung für die Herstellung von porösem Klinker bestimmt. Sie kann aber eben falls für andere Zwecke, z. B. zum Brennen von Rohmaterial bei der Herstellung von Zement sowie bei metallurgischen Vorgängen benutzt werden.
Bei der Herstellung von porösem Klinker, der als Füllmaterial bei der Herstellung von Leichtbeton anzuwenden ist, besteht das Ausgangsmaterial aus Tonschiefer oder aus Ton derjenigen Art, die imstande ist, bei Erhitzung Gas unter Sinterung zu entwickeln, wobei das zu Stücken oder Körnern geeigneter Grösse im voraus hergestellte Material ausgebreitet und auf dem Bodenherd eines Ofens erhitzt wird. Vorher bekannte Herstellungsmethoden dieser Art haben den Nachteil, dass die Materialkörner infolge des Sin- terns zum Zusammenbacken und zum Festhaften am Bodenherd geneigt sind.
Vorliegende Erfindung hat zum Zweck, diesem Übelstand vorzubeugen und kennzeichnet sich dadurch, dass das Material aus gebreitet und über den Bodenherd in Form einer dün nen Schicht gebracht wird, welche von oben erhitzt und von unten durch Wärmeübertragung an den gekühlten Bodenherd abgekühlt wird, wobei die Materialkörner durch Vibrieren des Bodenherdes in eine senkrecht oszillierende und waagrecht fort schreitende Bewegung im Verhältnis zum Bodenherd gebracht werden, und zwar in der Weise, dass eine freie Bewegung der Materialkörner im Verhältnis zu einander in dem über den Bodenherd befindlichen Luftraum gestattet wird.
Der Bodenherd besteht zweckmässig aus einem feuerfesten, metallischen Ma terial, wobei die Abkühlung vorzugsweise mittels Luft oder eines anderen Kühlmittels erfolgen kann, welches veranlasst wird, durch in wärmeleitender Ver bindung mit der Unterseite des Bodenherdes angeord- nete Rohre zu strömen. Die Erhitzung des Materials kann mittels heisser Verbrennungsgase erfolgen, wel che entweder in unmittelbarer Berührung mit dem Material auf dem Bodenherd gebracht oder zum Erhitzen einer über den Bodenherd vorgesehenen Wand ausgenutzt werden, welche durch Strahlung Wärme an das Material abgibt. Genannte obere Wand kann gegebenenfalls stattdessen mit elektri schem Strom erhitzt werden.
Die Erfindung wird mit Hinweis auf die Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt, näher beschrie ben.
Fig. 1 zeigt eine Ofenkonstruktion im senkrechten Längsschnitt; Fig. 2 zeigt einen senkrechten Querschnitt durch dieselbe in grösserem Massstab; Fig. 3 zeigt Einzelheiten des Bodenherdes nebst dem zugehörigen Kühlsystem; Fig. 4 zeigt einen senkrechten Längsschnitt einer abgeänderten Ausführung der Ofenkonstruktion.
Der in Fig. 1 dargestellte Ofen ist mit einem Vor- wärmungsturm 1 versehen, nach dessen oberem Teil das vorher in körniger Form hergestellte Material 2 durch einen Förderer oder Zubringer 3 geführt wird. Aus einem Schüttrohr 4 wird das Material durch sein Gewicht längs zickzackförmig angeordneten, ge neigten Platten 5, 6, 7, 8 nach dem Einlauf 9 des Ofenraumes vorgeführt. Die Platten 5, 6 sind in einer oberen, geräumigeren Vorwärmungskammer 10 an geordnet, während die Platten 7, 8 in einer engeren Vorwärmungskammer 11 angebracht sind.
Die Plat ten sind gasdurchlässig und am unteren Ende mit einer Öffnung zwecks Hindurchführung des Materials nach der nächsten Platte versehen. Beim Einlauf 9 fällt das Material auf eine Plattform 12 nieder, von welcher das Material mittels einer Kolbenvorrichtung 13 vorgeschoben wird, welche mittels einer Kurbel zapfenverbindung 14 durch einen Motor 15 ange trieben wird. Von der Platte 10 fällt das Material auf den Bodenherd 16 des Ofens nieder.
Der Bodenherd ist, wie sich aus Fig. 3 ergibt, aus einer Mehrzahl miteinander lösbar zusammen gefügter, zweckmässig rechteckiger Platten 17 zusam mengesetzt, welche an den längsverlaufenden Seiten des Bodenherdes mit aufrechtstehenden Kantenleisten 18 versehen ist. Die Platten bestehen zweckmässig aus einem feuerfesten, metallischen Material, wie z. B. Kanthal , können aber ebenfalls aus anderem feuer festen Material bestehen. Der Bodenherd ist an der oberen Seite einer kastenförmigen Konstruktion fest angebracht, welche aus einem oberen Blech 19, einer Bodenkonstruktion 20, zwei längsverlaufenden Sei tenblechen 21, 22 sowie aus zwei Endwänden 23, 24 besteht.
Zwischen dem Bodenherd und dem Blech 19 ist eine Anzahl Kühlrohre 25 angeordnet, welche mit einander vereinigt sind, so dass sie ein Umlauf system bilden, in welchem Kühlluft hauptsächlich in entgegengesetzter Richtung zur Bewegungsrichtung des Materials am Bodenherd umläuft. Die Rohre sind zwischen dem Bodenherd und dem Blech 19 mittels Befestigungsglieder 26, Fig.3, und Keilstücken 27 festgeklemmt. Mit Hilfe der Keilstücke kann der Bo denherd gegen die Rohre mit der erforderlichen Kraft angesetzt werden, um eine gute wärmeleitende Ver bindung zwischen den Rohren und dem Bodenherd zu erreichen. Die Seitenbleche 21, 22 sind nach unten verlängert und bilden Scheidewände in gasdichten Flüssigkeitsschlössern 28, 29.
Die Vorderwand 23 der Kastenkonstruktion bildet in ähnlicher Weise eine Scheidewand eines Flüssigkeitsschlosses 30, während die Seitenkanten des oberen Bleches 19 Scheidewände in Labyrinthdichtungen 31, 32 bilden.
Die Kastenkonstruktion 19-24 ist auf einem vom Inneren des Ofens herausziehbaren Wagen 33 an gebracht und gegen die Wagenplattform 34 mittels einer Anzahl Federn 35 abgefedert, welche der Ka stenkonstruktion und dem darauf angebrachten Bo denherd gestattet, eine oszillierende Bewegung in senkrechter Richtung auszuführen.
Der Boden 20 des Kastens, welcher an den Seitenblechen 21, 22 mittels Bolzen befestigt ist bildet die tragende Konstruktion für eine an deren Unterseite angebrachte Vibrier- vorrichtung, die aus zwei längsverlaufenden, durch Motoren 36 angetriebenen Wellen 37, 38 und aus den Wellen exzentrisch angebrachten Gewichten 39 be steht. Die Wellen sind in an der Unterseite des Bo dens 20 angebrachten Lagerungen 40 gelagert.
Die beiden Wellen sind elektrisch oder mechanisch in solcher Weise zusammengekuppelt, dass die Gewichte synchron arbeiten, wobei die Schwerpunkte der Ge wichte an derselben Welle in denselben Radialebenen liegen. Die Wellen laufen in entgegengesetzten Rich tungen um, so dass die Vibrationsimpulse einander in der Seitenrichtung entgegenwirken, aber in senk rechter Richtung zusammenwirken.
Die Bodenkonstruktion besteht aus zwei Blechen 41, 42, die gegenseitig mittels Rohrstutzen 43 abge- stützt sind. Sie ist angeordnet, um mittels Luft abge kühlt zu werden, welche durch den Zwischenraum zwischen den Blechen 41, 42 geführt wird. Um eine weitere Wärmeisolierung gegen den Bodenherd zu erreichen, ist der Raum zwischen dem Boden 20 und dem oberen Blech 19 mit einem Isoliermaterial ge füllt.
Der Wagen 33 hat zwei Räderpaare 44, 45, die auf Schienen 46 laufen. Wenn sich der Wagen in eingeschobener Stellung befindet, wird das vordere Räderpaar 44 von einer zweckmässig hydraulischen Hubvorrichtung 47 getragen, um das Vorderende des Wagens zu heben und zu senken, wobei der Wagen um die Achse des hinteren Räderpaares 45 schwing bar ist. In Fig. 1 wird der Wagen in seiner waag rechten Mittelstellung gezeigt, wobei der Bodenherd nach unten in Richtung gegen das Vorderende um einen kleinen Winkel, zweckmässig um 4,5 Grad gegen die waagrechte Ebene neigt.
Durch Schwingung des Wagens in der angegebenen Weise um die Achse des hinteren Räderpaares nach oben oder nach unten von der Mittellage kann genannter Winkel in der ge wünschten Weise verändert werden, um die Zeit für die Bewegung des Materials über den Bodenherd zu verändern.
Die Erhitzung des über den Bodenherd laufenden Materials erfolgt bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel mittels eines in der Giebelwand 48 des Ofens ein gesetzten Brenners 49, wobei die Verbrennungsgase Wärme an eine über dem Bodenherd angebrachten Scheidewand 50 abgeben, welche ihrerseits Strah lungswärme an das Material auf dem Bodenherd ab gibt. Die Verbrennungsgase entweichen durch die Vorwärmungskammern 10, 11 und werden mittels eines Ventilators 51 durch Rohre 52, 53 heraus gesaugt, welche an verschiedenen Stellen der oberen Vorwärmungskammer münden und von welchen die untere mittels eines Ventils regelbar ist.
Der Verbrennungskammer 54 wird Sekundärluft durch einen ventilgeregelten Zulauf 55 zugeführt, wel cher zweckmässig an das Kühlrohrsystem des Boden herdes angeschlossen ist. Wie in Fig. 2 gezeigt, kann die Scheidewand 50 durchlöchert sein, so dass sie einem Teil der Verbrennungsgase gestattet, in die unter der Scheidewand befindliche Strahlungskammer 56 hin einzuströmen. Das im Ofen fertigbehandelte Material verlässt den Ofen durch eine in der Giebelwand 48 befindliche Öffnung 57. Diese Öffnung kann gege benenfalls in der in Fig. 4 gezeigten Weise mit einer Schleusenvorrichtung 58 versehen sein, um das Ma terial abzufördern.
Das in den Ofen eingeschüttete Material 2 hat die Form von kleinen Kugeln oder Körnern, die aus feinzerquetschtem Tonschiefer oder Ton herge stellt sind, wobei das nasse Pulver geformt und nach her getrocknet wird. Um den Körnern eine für die Förderung erforderliche Festigkeit zu verleihen, kann ein Bindemittel zu dem feinzerquetschten Material hinzugefügt werden. Das Pulver kann gegebenenfalls mit Kalksteinmehl vermischt werden. Während des Durchganges durch den Vorwärmungsturm 1 hin durch wird das Material zunächst langsam bis auf etwa 200' C in der Kammer 10 und nachher in der Kammer 11 schneller auf eine Temperatur von 500-1000e C erhitzt.
Diese Vorwärmung kann in einer im wesentlichen reduzierenden Atmosphäre erfolgen, und zwar mittels der aus der Ver brennungskammer 54 hinausströmenden Gase. Während der Bewegung über den Bodenherd wird das Material allmählich auf Sinterungstempera- tur durch Wärmestrahlung von der Scheidewand 50 erhitzt. Diese Erhitzung erfolgt in einer im wesent lichen oxydierenden Atmosphäre, die aus Luft be steht, welche in die Strahlungskammer 56 gelangt und zusammen mit den Verbrennungsgasen via den Ein lauf 9 abgehen.
Das Material wird dem Bodenherd in einer im Verhältnis zu seiner Bewegungsgeschwindigkeit längs dem Bodenherd derart abgepassten Menge zugeführt, dass es gleichförmig über den ganzen Bodenherd in Form einer dünnen Schicht ausgebreitet wird, wobei den Materialkörnern durch das Vibrieren des Bo denherdes und infolge der Neigung derselben eine waagrecht fortschreitende und senkrecht oszillierende Bewegung im Verhältnis zum Bodenherd beigebracht wird. Die Körnerdichte der Materialschicht ist nicht grösser, als dass sich die Körner verhältnismässig frei im Verhältnis zueinander in dem über dem Boden herd befindlichen Luftraum bewegen können.
Durch die Vibrationsimpulse werden die Körner vom Bo denherd gehoben, so dass sie über dem Bodenherd praktisch eine schwebende Schicht bilden, wodurch die Wärmebestrahlung der Körner äusserst wirksam wird. Dank der Kühlung des Bodenherdes wird ver hindert, dass die Körner am Bodenherd haften, und es wird erreicht, dass die Körner gegen den vibrieren den Bodenherd prallen können. Durch Veränderung der Neigung des Bodenherdes in der oben beschrie benen Weise kann die Zeit für die Bewegung der Körner vom Einlauf 9 zum Auslass 57 geändert wer den. Dadurch kann auch das Blähen der Körner und die Schlusstemperatur des entweichenden Materials ge regelt werden.
Demgemäss kann auch die Vorwär- mungszeit im Verhältnis zur Blähungszeit geregelt werden.
Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführung wird das Material durch einen in der Ofendecke 59 vor gesehenen Kanal 60 zugeführt, welcher gleichzeitig einen Gasauslass aus der Strahlungskammer 56 bildet. Durch die Scheidewand 50 ist diese Kammer von der Verbrennungskammer 54 gänzlich getrennt. Für die Verbrennungsgase ist ein besonderer Auslass in Form eines Kanals 61 angeordnet, welcher durch eine Zwischenwand 62 in wärmeaustauschender Ver bindung mit dem Kanal 60 angeordnet ist. Beide Ka näle 60 und 61 sind an einen in der Zeichnung nicht gezeigten Vorwärmer für das Material angeschlossen.
Ausser dem Brenner 49 kann der Ofen mit einer Anzahl in der Ofendecke vorgesehener Brenner 63, 64 nebst einem dazu gehörenden Sekundärlufteinlass 65, 66 versehen sein, welchen vorgewärmte Luft aus dem Kühlsystem des Ofenbodens zugeführt wird. Die Anordnung hat unter anderem den Vorteil, dass die Temperaturverhältnisse des Ofens, z. B. durch Regelung der Kühlluftzufuhr nach dem Kühlsystem des Bodenherdes und der Zufuhr von Sekundärluft nach den Brennern mit Hilfe von in die Leitungen eingesetzten Ventilen, selbsttätig geregelt werden kön nen.