CN116171266A - 用于制造膨胀的颗粒的设备 - Google Patents

Abstract

一种用于由具有发泡剂的砂粒状的、矿物的材料(1)制造膨胀的颗粒(2)的设备，该设备包括具有炉井(4)的炉(3)，炉井具有上端部(5)和下端部(6)，其中，输送路径(7)在两个端部)之间伸延，输送路径通过多个、在输送方向(5)上彼此分离地布置的加热区间(8)引导，其中，还设置有至少一个供给装置(10、11)，并且，在两个端部中的一个处向两个端部中的另一个的方向将至少未膨胀的材料(1)装入炉井中。根据本发明，设置至少一个引导元件(13)，引导元件至少局部地布置在炉井中，其中，引导元件至少在两个端部中的一个的区域中与炉井的内壁(14)形成间隙(15)，其中，所述至少一个供给装置设定成用于将材料装入间隙中。

Description

用于制造膨胀的颗粒的设备

技术领域

本发明涉及一种用于由具有发泡剂的砂粒状的、矿物的材料制造膨胀的颗粒的设备，例如用于由具有结合水作为发泡剂的珍珠岩砂或黑曜岩砂制造膨胀的颗粒的设备，该设备包括具有基本上垂直竖立的炉井的炉，炉井具有上端部和下端部，其中，输送路径在两个端部之间伸延，输送路径通过多个、在输送方向上彼此分离地布置的加热区间引导，其中，加热区间分别具有至少一个可彼此独立地控制的加热元件，以用于将材料尤其是加热到临界温度并且使砂粒膨胀，其中，还设置有至少一个供给装置，该供给装置设定成，在炉井的两个端部中的一个处向炉井的两个端部中的另一个的方向将至少未膨胀的材料装入炉井中，以使得在输送方向上观察在输送路径的后半部中、优选在后三分之一中使材料膨胀。

背景技术

从WO 2013/053635 A1中已知一种用于尤其是闭孔地使砂粒状的矿物的材料膨胀的方法以及设备，该材料包含发泡剂(例如结合水)。在此，材料从上方被装入具有基本上垂直竖立的炉井的炉中。通过炉井借助于重力从其上端部向其下端部沿着输送路径在输送方向上输送材料。在此，输送路径通过多个、在输送方向上彼此分离地布置的加热区间引导，加热区间具有可彼此独立地控制的加热元件，以用于将材料加热到临界温度上并且使砂粒膨胀。膨胀的颗粒在下端部处被排出。由于在炉井中出现的浮力，该浮力尤其通过炉井的烟囱效应引起并且由于在膨胀之前和之后的密度不同该浮力作用的强度不同，这种方式适合用于膨胀具有典型地大于等于75μm、尤其是大于等于100μm的粒度的原砂。在粒度更细时，对于可靠的膨胀结果来说，浮力过大。此外，在粒度较细时，在炉井的内壁处的积聚风险提高，因为过轻的颗粒或具有过低密度的颗粒长时间漂浮在加热区间中。在这种情况中，在膨胀之后颗粒继续吸收能量并且再次软化，而不能通过等焓的变形进行冷却，这再次显著提高了在炉井的内壁处的积聚风险。这种风险随着颗粒带的变窄而增大，因为(形象地说)不再存在以克服浮力的方式带动较细的颗粒的足够粗且进而同时更重的颗粒。

为了膨胀具有较细的粒度的原砂，从WO 2016/191788 A1中以及WO 2018/191763A1中已知，将材料与空气量一起从下向上装入或吹入炉井中，并且输送通过炉井。已表明，在与吹入相结合地装入非常细的粒度时必须将不同的流同步，以便紧接着获得通过炉井的均匀的流动特征并且避免湍流，因为湍流有利于在井壁处的积聚。这种积聚又引起连续的井“生长”并且进而妨碍热辐射，这又导致膨胀结果变差。

发明内容

因此，本发明的目的是，提供一种用于制造膨胀的颗粒的设备，该设备克服以上所述缺点。尤其是，该设备应实现膨胀具有细的粒度的、优选具有小于等于120μm的粒度的、尤其优选具有在50μm至100μm的范围内粒度的并且具有窄的颗粒带的原砂，其中优选可实现尽可能均匀的膨胀产品。

为了实现所述目的，在用于由具有发泡剂的砂粒状的、矿物的材料制造膨胀的颗粒的设备中，例如用于由具有结合水作为发泡剂的珍珠岩砂或黑曜岩砂制造膨胀的颗粒的设备中，该设备包括具有基本上垂直竖立的炉井的炉/熔炉，炉井具有上端部和下端部，其中，输送路径在两个端部之间伸延，输送路径穿过多个、在输送方向上彼此分离地布置的加热区间，其中，加热区间分别具有至少一个可彼此独立地控制的加热元件，以用于将材料至少加热到临界温度并且使砂粒膨胀，其中，还设置有至少一个供给装置，该供给装置设定成，在炉井的两个端部中的一个处向炉井的两个端部中的另一个的方向将至少未膨胀的材料装入到炉井中，以使得在输送方向上观察在输送路径的后半部中、优选在后三分之一中使材料膨胀，根据本发明规定，设置至少一个引导元件，引导元件至少局部地布置在炉井中，其中，引导元件至少在炉井的两个端部中的一个的区域中与炉井的内壁形成间隙，其中，所述至少一个供给装置设定成用于将未膨胀的材料装入该间隙中。

输送方向平行于垂直线或铅垂线，并且可以从上向下指向，或者相反地从下向上指向。也就是说，不仅在从上方装入材料时而且在从下方装入材料时，都可以设置至少一个引导元件。在从上方装入时，至少部分地借助于重力沿着输送路径输送待膨胀的材料。在从下方装入时，典型地与空气量一起将待膨胀的材料装入炉井中并且输送通过炉井。

加热元件可用于定义加热区间，因为不同的加热区间必然分别具有至少一个加热元件，其中，加热元件必须可彼此独立地控制。

出于完整性原因确定的是，在输送方向上观察，后半部是第二半部，并且后三分之一是第三个三分之一部分。

原则上，可以设置单独的引导元件。该引导元件可以由多个部件构成，其中，也可以由更多较小的引导元件共同形成一个较大的引导元件或集成在该较大的引导元件中。但是，也可以设置多个独立的引导元件。

至少一个引导元件由一种或多种材料制成，这些材料能承受在炉井中出现的温度。所述材料例如可以包括金属，尤其是不锈钢或镍基合金，或者碳纤维或陶瓷，尤其是高级工业陶瓷。

应说明的是，引导元件不必完全布置在炉井中，而是也可以在不损害引导元件的功能(以下还将详细阐述)的情况下局部地从炉井中伸出。例如，可以规定，为了固定目的，引导元件的一部分在炉井的上端部和/或下端部处从炉井中伸出。

但是，当然也可以规定，至少一个引导元件完全布置在炉井中(并且仅仅在内部被炉井固定)。

内壁限制炉井。引导元件与炉井的内壁间隔开，从而间隙至少构造在炉井的两个端部中的一个的区域内，也就是说在设置成用于装入待膨胀的材料的炉井的端部的区域内，其中，间隙优选是环形间隙。在此，“环形间隙”尤其是理解成环绕的，而这不限制在圆形形状上。

现在，通过构造间隙(通过引导元件至少局部地布置在炉井中)，并且通过该间隙装入未膨胀的材料，由此至少在输送路径的起始的区域中保持材料或装入物远离炉井的径向中心。在此并且以下，“径向”理解成与炉井的实际的横截面形状无关。也就是说，无论垂直于炉井的输送路径或输送方向的横截面是否是圆形的，(例如当横截面是椭圆形的，矩形的或正方形的时)，其中心都称为径向的中心或径向的中点。径向方向相应地从径向中点向外指向。

尤其是当从上方进行装入时，在炉井的径向中点的区域中，典型地出现通过烟囱效应引起的、向上指向的加热的空气/气体流(“烟囱流”)，该流妨碍借助于重力的材料输送。然而，所述空气或烟囱流不会碰到并影响在间隙中的材料。

此外，(由于是间隙并且不只是(尤其是环形的)开口)，材料被引导到炉井中并且在炉井中被引导。

所述的引导可以在整个输送路径上延伸，尤其是当引导元件在整个输送路径上延伸时。典型地，输送路径的长度在此可以在3m至20m、优选5m至15m、尤其优选6m至10m的范围内。

如果引导元件(并且由此同样间隙)仅仅在输送路径的一部分上延伸，例如仅仅在几米上延伸，一方面在输送路径的所述部分上在该间隙中引导材料。另一方面在这种情况中，在引导元件结束之后通常至少还在很远一段距离上显著存在一定的引导效应，因为在间隙中强制地使运动、尤其是各个材料颗粒的运行方向的变均匀。

相应地，在从上方装入的情况中可以引起，材料在从间隙中离开之后还在很远一段距离上不与以上所述的在径向中点的空气流接触。

在从下方装入时，也还是可以借助于至少一个引导元件针对性地影响流动情况，并且进而影响颗粒的停留时间，并且也影响到炉井中的颗粒上的热传递。

通过相对窄的间隙和由此得到的更高的流动速度(用于雷诺数Re＞10^4的湍流的流动)，在间隙的区域中形成的流、尤其是环形间隙流有利于到输送气体以及进而颗粒上的热传递。由于在湍流的流中的搅动，该热传递大于在层流的流中(热传递系数α变大)。

也就是说，引导元件有利于膨胀非常细且非常紧凑的材料装入批次，材料尤其是可以具有小于120μm、优选小于等于100μm的直径。

引导元件的另一效果是，全部材料或装入物至少在输送路径开始时紧挨着内壁运动并且由此相对靠近加热元件地运动。这引起了在时间上和位置上均匀地加热材料的所有颗粒，这又带来均匀的膨胀结果。这不仅适用于从上方装入时而且适用于从下方装入时。

此外，引导元件引起，装入物不仅受到炉或炉井的主动被加热的外侧的辐射，而且也受到引导元件自身的辐射，因为引导元件反射并吸收辐射能的一部分，并且紧接着再次射出该辐射能。也就是说，引导元件可以用作被动的加热源。在此，反射或辐射的程度可以与引导元件的设计、尤其是与引导元件材料相关，从而引导元件形成在一定程度上可调整的、被动的加热源。

因此，引导元件对膨胀结果有多重可以彼此加强的正面作用。

已表明，待膨胀的材料的不同的装入批次可能分别需要不同的最优引导元件长度，该长度典型地可以在一米至几米之间。相应地，在根据本发明的设备的优选的实施方式中规定，至少一个引导元件在输送方向上观察最多延伸到输送路径的第一半部结束，优选最多延伸到输送路径的第一个三分之一结束，尤其优选最多延伸到输送路径的第一个四分之一结束。根据以上所述，在此引导元件可以从炉井的两个端部中的一个开始，确切的说在炉井的两个端部中的一个的区域中开始，或者从炉井的两个端部中的一个之外开始。

尤其是在从上方装入待膨胀的材料的实施方式中，可以规定对引导元件在输送方向上观察的最大延伸的限制。

备选地或附加地，可以规定引导元件的最小长度，以根据装入批次实现最优的膨胀结果。尤其是在从下方装入待膨胀的材料的实施方式中，可以规定所述最小长度。

相应地，在根据本发明的设备的优选的实施方式中规定，至少一个引导元件在输送路径的至少四分之一上，优选在输送路径的至少三分之一上，尤其优选在整个输送路径上延伸。

在根据本发明的设备的优选的实施方式中规定，沿着输送方向观察间隙至少局部地在整个周面围绕炉井的径向中心延伸。相应地，待膨胀的材料可以无问题地被引入炉井中，并且根据需要也可以以非常大的量同时从所有侧，以在间隙或环形间隙的整个横截面上尤其均匀分布的方式被引入炉井中，这实现了非常高的膨胀率或生产率。

如果仅仅在炉井之外固定引导元件，间隙也可以在输送方向上在引导元件的整个延伸上实施成相对于炉井的径向中心是整周的，这实现了在炉井中最大化的空间利用。相反地，如果在炉井中需要用于引导元件的固定元件，沿着输送方向观察，间隙还是可以局部地(即，在不存在固定元件的一个或多个区段中)实施成在整个周面圆形地围绕炉井的径向中心。

优选在间隙在整个周面圆形地环绕炉井的径向中心延伸的，即绕360°的角度范围延伸的部位处，引导元件径向地、即在径向方向上构造成密封的，尤其是气密的。与炉井的横截面是否为圆形无关，以上所述都是适用的。

相应地，间隙走向不必是圆形的，而是例如也可以是椭圆形的、矩形的或正方形的。

在这点上应说明的是，通常，炉井的径向中心和引导板的径向中心可以重合。在此，甚至当引导板不是完全在整个周面包围径向中心时，也可以假设出引导板的径向中心，即，必要时可以设想的方式延续引导板，使得引导板在整个360°上包围该径向中心。

在根据本发明的设备的优选的实施方式中规定，间隙具有间隙宽度，该间隙宽度在输送方向上的变化为至少50％，优选至少65％，尤其优选至少80％，其中，间隙宽度优选为最大10cm。间隙宽度相应于在炉井的内壁和引导元件、确切的说引导元件的面对内壁的表面之间的距离。

优选，间隙宽度可以在径向方向上测量，或者在垂直于引导元件和/或内壁的方向上测量。尤其是，对于在引导板的面对内壁的表面上的点，作为在该点和炉井的内壁之间的最短的距离确定间隙宽度。

通过间隙宽度在输送方向上(也就是说在形成间隙的区域中引导元件在输送方向上的延伸上)变化，可以沿着输送路径针对性地影响或调整砂粒的停留时间。尤其是，通过在输送路径的一定的区域中增大间隙宽度，可以调整比在具有较小的间隙宽度的区域中更长的停留时间，并且反之亦然。

但是，当然也可以设想这样的实施方式，即，在其中，间隙宽度在输送方向上几乎不变，或基本上恒定。

无论如何，引导元件的形状可以相应地与炉井的横截面的形状相匹配。

在此，所给出的变化范围典型地可以涉及间隙宽度在输送方向上的平均值，或者涉及最小或最大间隙宽度，尤其是在所提及的可能的最大间隙宽度的情况中涉及最大间隙宽度。

原则上，根据以上所述，相对地设计间隙宽度的尺寸是合理的，即，不是固定在准确的厘米数字上。然而，在一些情况中，遵循绝对值设计尺寸也可以是合理的。对于一定的装入批次来说，以上提及的、具有10cm的最大间隙宽度的可能的设计方案可以提供尤其好的、均匀的膨胀结果，尤其是在从上方装入待膨胀的材料的实施方式中。

在根据本发明的设备的优选的实施方式中，相似地规定，间隙具有这样的间隙宽度，即，在周向的方向上圆形地环绕炉井的径向中心，该间隙宽度的变化为最大35％，优选最大10％，尤其优选最大5％，其中，间隙宽度优选为最大10cm。

在此，所给出的变化范围典型地可以涉及间隙宽度在周向的方向上的平均值，或者涉及最小或最大间隙宽度，尤其是在所提及的可能的最大间隙宽度的情况中涉及最大间隙宽度。

对于良好的且均匀的膨胀结果来说，在周向的方向上的小的间隙宽度变化证实为有利的，其中，可以尤其好地避免涡流以及进而砂粒的结块。

当然也可设想的实施变型方案是，在其中，间隙宽度在周向的方向上完全不变或基本上恒定。

在根据本发明的设备的优选的实施方式中规定，至少沿着输送路径的一个区段，炉井横向于、尤其是垂直于输送方向具有至少局部圆的、优选基本上圆形的或基本上椭圆形的横截面，该横截面被内壁限制。虽然圆形横截面相对于变形应力最稳定，但在椭圆形时从如下角度来说周长与横截面积的比例显著更好，即，为能量辐射提供更大的(内壁的)“周边面积”。

炉井的横截面显然应理解成不包含可能存在的引导元件。

在此，“基本上”如此理解，即，当然可能与数学上完美的圆形或椭圆形有一定的偏差，并且甚至该偏差常常不可避免(单纯已经来源于制造技术)。必要时，也可以有意地设置与数学上完美的圆形或椭圆形的微小偏差。

优选，表现为空腔的炉井沿着整个输送路径具有所述的横截面形状。

在此，横截面形状可以在一些区段中与所述圆的/圆形的/椭圆形的形状不同，例如由于这种区段或分段通过直线的区段或分段相连接。但是，当然横截面形状也可以至少沿着输送路径的一个区段完全是圆的/圆形的/椭圆形的。

优选如此设计从横截面形状到横截面形状的过渡，即，不导致在炉井中形成的流的涡流。

备选地或附加地，横截面也可以具有角部。相应地，在根据本发明的设备的优选的实施方式中规定，至少沿着输送路径的一个区段，炉井横向于、尤其是垂直于输送方向具有至少局部有棱角的、优选基本上矩形的或基本上正方形的横截面，该横截面被内壁限制。与横截面积相比相对大的横截面周长证实为有利的，因为由此可以为具有相应大的面积的加热元件创造空间，并且与在纯粹圆的或甚至圆形的横截面的情况中相比，为待膨胀的材料提供更多用于能量传输的面积。

炉井的横截面又显然理解成不包含可能存在的引导元件。

在此，“基本上”如此理解，即，当然可能与数学上完美的矩形或正方形有一定的偏差，并且甚至该偏差常常不可避免(单纯已经来源于制造技术)。必要时，也可以有意地设置与数学上完美的矩形或正方形的微小偏差。尤其是在实际中可实现倒圆的角部。

优选，表现为空腔的炉井沿着输送路径的主要部分，优选沿着整个输送路径具有所述的横截面形状。

在此，横截面形状可以在一些区段中与所述有棱角的/矩形的/正方形的形状不同，例如由于这种区段或分段通过圆的区段或分段相连接。但是，当然横截面形状也可以至少沿着输送路径的一个区段完全是有棱角的/矩形的/正方形的。

优选如此设计从横截面形状到横截面形状的过渡，即，不导致在炉井中形成的流的涡流。

在根据本发明的设备的优选的实施方式中规定，内壁通过至少一个限制元件构成，限制元件优选由耐高温的钢制成，并且至少一个引导元件由与至少一个限制元件相同的材料制成。通过所述材料选择，保证对限制元件满足与对引导元件相同的功率要求。此外，选择相同材料的结果是也相同的热膨胀系数，由此可以避免由于不同的热膨胀引起的变形并且可以保证间隙形状不变。

优选，在径向方向上观察在限制元件后方，炉由一种或多种另外的材料构成，尤其是由隔热的材料构成。

耐高温的钢是已知类型的不锈钢。

一方面，借助于限制元件可以结构上简单的方式实现，装入到炉井中的材料不能与在径向方向上观察布置在限制元件后方的加热元件接触。另一方面，借助于至少一个限制元件可非常简单地实现炉井的期望的横截面形状，并且必要时与不同的应用相匹配。

正确地且合适地选择限制元件的材料实现其应用在所有实际中有重要作用的温度范围内，而不在其功能性中妨碍限制元件，或者甚至导致损坏。在膨胀珍珠岩或黑曜石时，尤其是可考虑金属的材料。就此而言也可设想，(尤其是用于其它需要较高的煅烧温度的矿物材料的)的限制元件不是由金属制成，而是由其它合适的材料，例如由碳纤维或(高级工业)陶瓷制成。

如已经多次提及的那样，可以规定这样的实施方式，在其中，从下方将待膨胀的材料装入炉井中。相应地，在根据本发明的设备的优选的实施方式中规定，至少一个供给装置设定成，在炉井的下端部处，如此将未膨胀的材料与空气量一起向炉井的上端部的方向吸入炉井中，使得空气量形成从下向上的空气流，借助于该空气流从下向上沿着输送路径输送材料，以使得在输送路径的上方的(确切的说第二)半部中，优选在最上方的(确切的说第三个)三分之一中被膨胀。

例如可设想，借助于负压源或通风机通过连接在炉井之前的(吸入)喷嘴吸入空气量，并且例如借助于排料口将材料输送给进入喷嘴中的空气流。也就是说，至少一个供给装置可以包括例如所述喷嘴，以及已知的用于产生或吸入空气量的器件(例如负压源和/或(空气)通风机，其中，负压源或通风机连接在炉井之后)，以及排料口。在此，可以以定量的方式供给材料。

在根据本发明的设备的尤其优选的实施方式中相应地规定，至少一个供给装置包括至少一个连接在炉井上游的吸嘴，以及优选连接在吸嘴下游的扩散器。

尤其是，扩散器可以设置成，用于在膨胀过程之前将材料分散在空气量中，并且减小在吸嘴处的相对高的流动速度。

如已经多次提及的那样，可以规定这样的实施方式，在其中，从上方将待膨胀的材料装入炉井中。相应地，在根据本发明的设备的优选的实施方式中规定，至少一个供给装置设定成，在炉井的上端部处，如此将未膨胀的材料向炉井的上端部的方向装入炉井中，使得至少借助于重力从上向下沿着输送路径输送材料，以使得在输送路径的下半部中，优选在最下方的三分之一中被膨胀。

相应地，至少一个供给装置例如可以包括用于输送待膨胀的材料的排料口。

优选，至少一个供给装置可以包括至少另一个、尤其是可控制的用于材料的阀，以实现尤其准确的材料定量。

除了重力，附加地，还可以设置其它供给或输送手段，例如从上向下流动或被吹入或吸入炉井中的过程空气或过程气体。

出于完整性原因应提及的是，基于膨胀过程是伴随着温度下降的等焓过程的认识，可以针对性地探测并定位该温度下降，而与从上方还是下方将待膨胀的材料装入炉井中无关。这尤其是又可以用于，在实际的膨胀过程之后确定膨胀的砂粒的热处理，以用于影响膨胀的砂粒的表面性能。例如，可以防止重新加热到临界温度之上，以防止表面开裂。或者，如果有意识地需要或者甚至应实现砂粒的表面的开裂时，可以有意识地引入这种温度再次升高。

在根据本发明的设备的优选的实施方式中规定，为了可以根据需要从炉井中取出至少一个引导元件并且再次置入，为至少一个引导元件设置可松开的固定装置。也就是说，引导元件可取出并再次置入。

由此，设备的应用可以更通用，因为一方面，当应膨胀具有非常粗的粒度、尤其是几百微米或更大直径的装入批次时，可以无问题地整体取出引导元件。另一方面，当然也可以根据需要无问题地装入/拆卸或改造最优地调整成用于相应的装入批次的不同的引导元件。

典型地，在相对低的温度下尤其是在室温下拆卸和安装相应的引导元件，其中，必要时首先在生产过程之后等待到设备冷却。

出于条理清楚的原因，应说明的是，“可松开”通常理解成“可无破坏地松开”，由此得到重复可用性。

相应合适的固定装置已经充分已知。尤其是，作为合适的固定装置，考虑不同的螺栓连接和/或已知的、通过形状配合作用的连接，例如钩部-耳孔组合，安全栓或卡口式连接，或这些连接的任意组合。

如以上已经阐述的那样，引导元件可以由不同的材料制成。在根据本发明的设备的优选的实施方式中规定，至少一个引导元件由金属、尤其是耐高温的钢制成。一方面由此保证，引导元件可以应用在所有在膨胀尤其是珍珠岩或黑曜石时有重要作用的温度范围内，而不在其功能中妨碍引导元件或者甚至导致损坏。另一方面，引导元件的所述材料选择引起尤其好的热反射或热放射，或通过加热元件引起的热辐射。也就是说，引导元件由此最优地适合作为被动的加热源，如以上已经详细解释的那样，这节省了能量和成本。

在根据本发明的设备的优选的实施方式中规定，至少沿着在炉井中的至少一个引导元件的整个延伸，优选沿着至少一个引导元件平行于输送方向的整个延伸，在至少一个引导元件和炉井的径向中心之间布置自由空间。在此不应排除，在炉井之外形成引导元件，使得引导元件的一个区段布置炉井的纵轴线的区域中，该纵轴线在炉井之内通常与炉井的径向中心重合地伸延。

一方面，所述自由空间实现，在径向中心的区域中，空气/气体，尤其是已经提及的烟囱流可以从炉井中离开。另一方面，自由空间可以用于从外部向炉井中的强制通风，通过该强制通风可以影响在炉井中的流动情况，并且进而影响在膨胀物膨胀之原砂在炉井中的停留时间。

附图说明

现在，根据实施例详细解释本发明。附图是示例性的并且虽然应表明本发明想法，但是绝不限制或甚至最终体现本发明想法。

其中：

图1以示意性的截面图示出了用于制造膨胀的颗粒的根据本发明的设备的实施方式，其中，从上向下将待膨胀的颗粒装入炉井中并在炉井中输送。

图2以示意性的截面图示出了根据本发明的设备的另一实施方式，其中，从下向上将待膨胀的颗粒装入炉井中并在炉井中输送。

具体实施方式

图1示出了用于由具有发泡剂的砂粒状的、矿物的材料制造膨胀的颗粒2的根据本发明的设备。在所示出的实施例中，所述材料为珍珠岩砂1，水(所谓的结晶水)结合在珍珠岩砂中并且用作发泡剂。设备包括具有基本上垂直竖立的炉井4的炉3，炉井具有上端部5和下端部6。输送路径7在两个端部5、6之间伸延，在图1中通过点划线(在图2中通过虚线)指出了该输送路径，其中，在图1中的点划线(在图2中的虚线)也标记出炉井4的径向中心16。输送路径7通过多个、在输送方向12上彼此分离地布置的加热区间8(在图1中通过水平的点线指出)引导，其中，加热区间8分别具有至少一个可彼此独立地控制的加热元件9，以用于将珍珠岩砂1尤其是加热到临界温度并且使珍珠岩砂粒1膨胀。

在所示出的实施例中，加热元件9电地运行并且可以由(未示出的)调节和控制单元控制。

设备包括另一供给装置，在图1的实施例中，该供给装置包含用于调节珍珠岩砂1以及过程空气21的装入的阀10，并且设定成，在炉井4的上端部5处，向炉井4的下端部6的方向将未膨胀的珍珠岩砂1(连同过程空气21)装入炉井4中，以使得在输送方向12上观察在输送路径7的后半部中，优选后三分之一中使珍珠岩砂1膨胀。也就是说，在图1的实施例中，主要借助于重力从上向下沿着输送路径7输送珍珠岩砂1，其中，必要时与珍珠岩砂1一起吹入或吸入的过程空气21辅助珍珠岩砂1的下落运动。

此时，通过炉井4从上向下流动的过程空气21经受加热。这原则上可能可以导致在炉井4中的流动速度提高，由此，可以缩短所有珍珠岩砂粒1在炉井4中的停留时间。为了避免这种情况并且补偿第一过程空气的流动速度增加，确切的说为了使流动速度近似保持恒定，根据图1的实施例，炉井4向下方实施成比上方更宽。也就是说，炉井4垂直于输送方向12的横截面从上端部5向下端部6增大。

然而应强调的是，在炉井4的上端部5处装入珍珠岩砂1时，当然具有恒定的或近似恒定的横截面的炉井4也是可行的。

炉井4的横截面被炉井4的内壁14限制，在所示出的实施例中，内壁通过至少一个由耐高温钢制成的限制元件构成。

炉井4或炉3借助于隔热部24向外隔热。

在彼此垂直地间隔开的位置22处布置温度传感器23，其中，在每个加热区间8中存在至少一个温度传感器23。即，在图1示出的实施例中，通过在相应的加热区间8中存在的温度获得珍珠岩砂1的温度。

加热元件9和温度传感器23与调节和控制单元(未示出)相连接，调节和控制单元根据温度数据确定在该处或其中进行珍珠岩砂粒1的膨胀的在炉井4中的位置或区域25。在该位置处或在该区域25中，出现膨胀的珍珠岩砂1的显著的温度降低，例如超过100℃的温度下降。这种温度下降是珍珠岩砂1的等焓的膨胀过程的结果，其中，通过珍珠岩砂粒1的表面软化和随后的由于在珍珠岩砂粒1中形成的水蒸气或水蒸气压力引起的扩张过程，实现膨胀过程。例如，珍珠岩砂1直接在其膨胀之前可以具有约780℃，并且直接在等焓的膨胀过程之后仅仅还具有约590℃，也就是说，在该示例中出现190℃的温度下降，其中，根据材料，温度下降典型地为至少20℃，优选至少100℃。借助于调节和控制单元(未示出)可以针对性地或自动地调节在输送方向12上观察在温度下降的位置或区域25之后的加热元件9，以便可以进行期望的能量引入。

应说明的是，在自动调节时，上述温度下降不是必须作为温度降显示，而是可能作为其中需要更多能量以保持该温度的范围显示，从而也可以省去使用用于探测该温度下降的温度传感器23。

尤其是，可以如此进行该加热元件9的调节，使得不再进行或保证膨胀的珍珠岩砂或颗粒2的进一步或再次的温度提高。

在图1的实施例中，膨胀的颗粒2在下端部6处被排出并且通过水冷却的排料口20输送给与冷的空气27一起工作的夹带输送流/吸入流26。冷的空气27确切的说具有膨胀的珍珠岩砂2的冷的空气28例如由真空泵或通风机(未示出)吸入。

根据本发明的设备具有至少一个引导元件13，引导元件至少局部地布置在炉井4中，其中，引导元件13至少在炉井4的两个端部5、6中的一个的区域中构造成与炉井4的内壁14形成间隙15，其中，至少一个供给装置设定成用于将未膨胀的珍珠岩砂1装入间隙15中。

在图1的实施例中，引导元件13相应地布置在上端部5的区域中。阀10和过程空气21设定成，将珍珠岩砂1在上端部5的区域中输送给间隙15。也就是说，在进入间隙15中时，珍珠岩砂1进入炉井4中。

应强调的是，在图1的实施例中，在上端部5处通过整个间隙15引入珍珠岩砂1，然而在图1中，出于清楚性原因，仅仅示出了在图中左侧上引入间隙15中的珍珠岩砂1。

引导元件13将珍珠岩砂1与向上指向的加热的空气/气体流(“烟囱流”)分隔，该空气/气体流在炉井4的径向中心16的区域中形成。因此防止，由烟囱流妨碍具有小于100μm、尤其是小于75μm的直径的非常细的粒度下落并且不期望地膨胀。尤其是通过以下方式引起这种下落，即，在没有引导元件13的情况下(在珍珠岩砂粒由于等焓的膨胀过程冷却之后)再次加热珍珠岩砂颗粒1。这引起，珍珠岩砂颗粒1重新变软，但是其中，珍珠岩砂颗粒1不再可以等焓地通过变形冷却，并且由此产生更高的在内壁14上积聚的风险。

所述烟囱流可以无问题地通过自由空间19向上从炉井4中离开。沿着引导元件13平行于输送方向12的整个延伸，该自由空间19布置或形成在引导元件13和炉井4的径向中心16之间。

引导元件13针对性地紧挨着内壁14继续引导珍珠岩砂1，由此，在时间上和位置上均匀地加热所有珍珠岩砂粒1，这又带来均匀的膨胀结果。

在图1的实施例中，引导元件13在炉井4中从上端部5延伸到近似输送路径7的第一个三分之一结束。然而，通过引导元件13引起的在间隙15中珍珠岩砂粒1的运动、尤其是运动方向的均匀化在引导元件13结束之后通常也还在很远一段距离上起作用。

在所示出的实施例中，引导元件13由耐高温的钢制成并且相应好地反射通过加热元件9引起的热辐射。也就是说，引导元件13附加地用作用于位于内壁14和引导元件13之间的珍珠岩砂1的被动加热。

在图1的实施例中，引导元件13完全布置在炉井4中并且相应地固定在炉井中，其中，为了固定，设置可松开的固定装置(未示出)，以能够根据需要从炉井4中取出引导元件13并且再次置入。除了沿着输送方向12的在该处设置所述固定元件的区域，间隙15在整个周面围绕炉井4的径向中心16延伸。

如从图1的截面图中得到的那样，通过引导元件13基本上平行于内壁14伸延，引导元件13的形状与炉井4的横截面相匹配。相应地，间隙15具有间隙宽度17，在所示出的实施例中，间隙宽度在输送方向12上在引导元件13的整个延伸上仅仅稍微变化并且优选近似恒定。然而应说明的是，这样的实施变型方案也是可行的，即，在其中，间隙宽度17在输送方向12上的变化为至少50％，以沿着输送路径7针对性地调整珍珠岩砂粒1在不同区域中的停留时间。

此外，在图1的实施例中，间隙宽度17也在周向的方向18上也几乎不变并且优选近似恒定。这适用于引导元件13在其上延伸的沿着输送路径7的所有位置或区域，尤其是在装入珍珠岩砂1的区域中，也就是说在根据图1的实施例中，在上端部5的区域中。然而应说明的是，这样的实施变型方案也是可行的，即，在其中，间隙宽度17在周向的方向18上显著变化，然而变化典型地明显小于在输送方向12上，例如最大5％。

在图2中示出的实施变型方案相对于图1的明显的区别是，从下方将待膨胀的珍珠岩砂1(出于清楚性原因，在图2中未额外示出)装入炉井4中，其中，输送方向12从下向上指向。相应地，至少一个引导元件3至少在炉井4的下端部6的区域中布置在炉井4中并且在此与内壁14一起形成间隙15。在这种情况中，至少一个供给装置包括连接在炉井4之前的吸嘴11以及通风机34，并且设定成，在炉井4的下端部6处，如此将未膨胀的珍珠岩砂1与空气量一起向炉井4的上端部5的方向吸入炉井4中，使得将珍珠岩砂1装入间隙15中。在此，空气量形成从下向上流动的空气流，借助于该空气流从下向上沿着输送路径7输送珍珠岩砂1，以使得在输送路径7的上半部中、优选在上方的三分之一中被膨胀。

在图2的实施例中，供给装置此外包括连接在吸嘴11之后的扩散器30，炉井4的下端部6联接在扩散器上。扩散器30可以做出的贡献是，在膨胀过程之前将珍珠岩砂1分散在空气量中，以实现或辅助珍珠岩砂1在空气流中的均匀分布。

通过振动槽35为吸嘴11供给珍珠岩砂1，其中，从储备容器29中通过定量螺旋式输送机33以定量的方式将珍珠岩砂1输送给振动槽35。附加地，也通过吸嘴11(借助于通风机34)吸入空气，由此，形成吸入空气流31。在此，可以通过合适地选择或设计吸嘴11和/或通过选择合适的吸入速度(借助于通风机34)调整空气流或吸入空气流31。原则上，同样可借助于调节和控制单元(未示出)自动地进行选择。

在图2的实施例中，引导元件13在输送路径7的约四分之一确切的说第一个四分之一上延伸，并且然而也还可明显更长地延伸，尤其是在炉井4中在整个输送路径7上延伸。在图2中通过点划线指出在整个输送路径上延伸。

在图2的实施例中，引导元件13也基本上与炉井4的横截面形状相匹配。在图2的实施例中，间隙宽度17也像在图1的实施例中那样在周向的方向18上几乎不变并且优选基本上恒定。这适用于引导元件13在其上延伸的沿着输送路径7的所有位置或区域，尤其是在装入珍珠岩砂1的区域中，也就是说在图2的实施例中，在下端部6的区域中。然而在这种情况，也应说明的是，这样的实施变型方案也是可行的，即，在其中，间隙宽度17在周向的方向18上显著变化，然而变化典型地明显小于在输送方向12上，例如最大5％。

虽然在图2中未示出间隙宽度17在输送方向12上的变化，但在图2中示出的实施例中，与在周向的方向18上相比，间隙宽度17沿着输送路径7或在输送方向12上的变化也可以显著更大(例如至少50％)，以沿着输送路径7针对性地调整珍珠岩砂粒1在不同区域中的停留时间。

然而，在所示出的两个实施变型方案中，间隙宽度17为最大10cm。

在图2的实施例中，引导元件13优选以可取出的方式固定在扩散器30中。相应地，沿着输送方向12观察，间隙15完全在整个周面围绕径向中心16延伸。

在图2的实施例中，原则上进行绝对的温度测量(然而，出于清楚性原因未示出温度传感器)。附加地，确定加热元件9的功率消耗，确切的说确定，功率消耗沿着输送路径7如何变化。直接在膨胀过程之后以及与此伴随的温度下降之后，在膨胀的颗粒2(出于清楚性原因在图2中未额外示出)和加热元件9之间的温度差显著大于直接在膨胀过程之前在珍珠岩砂1和加热元件9之间的温度差。

相应地，如果测得的温度保持恒定，热通量也增加。也就是说，所确定的加热元件9从一个加热区间8到下一个加热区间的热通量或功率消耗的变化是增加，相反地，由于在膨胀过程之前连续地加热珍珠岩砂1，沿着输送路径7的功率消耗的变化是减小。

为了调节，尤其是沿着在温度下降之后剩下的输送路径7的调节，加热元件9与调节和控制单元(未示出)相连接，从而例如可以针对性地防止或实现材料温度沿着该剩下的输送路径7增大到或超过临界温度。

通过联接在炉井4的上端部5上的收集区段32从炉井4中排出膨胀的颗粒2(与加热的空气一起)。借助于与冷的空气27一起工作的夹带输送流/吸入流26，继续输送膨胀的颗粒2。在此，如已经提及的那样，冷的空气27确切的说具有膨胀的珍珠岩砂2的冷的空气28例如由真空泵或通风机(未示出)吸入。

附图标记清单

1珍珠岩砂

2膨胀的颗粒

3炉

4炉井

5炉井的上端部

6炉井的下端部

7输送路径

8加热区间

9加热元件

10阀

11吸嘴

12输送方向

13引导元件

14炉井的内壁

15间隙

16炉井的径向的中心

17间隙宽度

18周向的方向

19自由空间

20水冷器的排料口

21过程空气

22用于温度测量的位置

23温度传感器

24隔热部

25温度下降的位置或区域

26夹带输送流/吸入流

27夹带输送流的冷的空气

28具有膨胀的珍珠岩砂或膨胀的颗粒的冷的空气

29储备容器

30扩散器

31吸入空气流

32收集区段

33定量螺旋式输送机

34通风机

35振动槽

Claims (15)

1.一种用于由具有发泡剂的砂粒状的、矿物的材料(1)制造膨胀的颗粒(2)的设备，例如用于由具有结合水作为发泡剂的珍珠岩砂(1)或黑曜岩砂制造膨胀的颗粒(2)的设备，所述设备包括具有基本上垂直竖立的炉井(4)的炉(3)，炉井具有上端部(5)和下端部(6)，其中，输送路径(7)在两个端部(5、6)之间伸延，输送路径穿过多个、在输送方向(5)上彼此分离地布置的加热区间(8)，其中，加热区间(8)分别具有至少一个能彼此独立地控制的加热元件(9)，以用于将材料(1)至少加热到临界温度并且使砂粒(1)膨胀，其中，还设置有至少一个供给装置(10、11)，所述供给装置设定成，在炉井(4)的两个端部(5、6)中的一个端部处向炉井(4)的两个端部(5、6)中的另一个端部的方向将至少未膨胀的材料(1)装入到炉井(4)中，以使得在输送方向(12)上观察在输送路径(7)的后半部中、优选在后三分之一中使材料(1)膨胀，其特征在于，设置至少一个引导元件(13)，该引导元件至少局部布置在炉井(4)中，其中，引导元件(13)至少在炉井(4)的两个端部(5、6)中的一个端部的区域中与炉井(4)的内壁(14)形成间隙(15)，其中，所述至少一个供给装置(10、11)设定成用于将未膨胀的材料(1)装入到所述间隙(15)中。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述至少一个引导元件(13)在输送方向(12)上观察最多延伸到输送路径(7)的第一半部结束，优选最多延伸到输送路径(7)的第一个三分之一结束，尤其优选最多延伸到输送路径(7)的第一个四分之一结束。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述至少一个引导元件(13)在输送路径(7)的至少四分之一上，优选在输送路径(7)的至少三分之一上，尤其优选在整个输送路径(7)上延伸。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，沿着输送方向(12)观察，间隙(15)至少局部地在整个周面围绕炉井(4)的径向中心(16)延伸。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，间隙(15)具有间隙宽度(17)，所述间隙宽度在输送方向(12)上的变化为至少50％，优选至少65％，尤其优选至少80％，其中，间隙宽度(17)优选为最大10cm。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其特征在于，间隙(15)的间隙宽度(17)在圆形地环绕炉井(4)的径向中心(16)的周向的方向(18)上的变化为最大35％，优选最大10％，尤其优选最大5％，其中，间隙宽度(17)优选为最大10cm。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其特征在于，至少沿着输送路径(7)的一个区段，炉井(4)横向于、尤其是垂直于输送方向(12)具有至少局部圆的、优选基本上圆形的或基本上椭圆形的横截面，所述横截面由内壁(14)限定。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其特征在于，至少沿着输送路径(7)的一个区段，炉井(4)横向于、尤其是垂直于输送方向(12)具有至少局部有棱角的、优选基本上矩形的或基本上正方形的横截面，所述横截面由内壁(14)限定。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的设备，其特征在于，内壁(14)通过至少一个限制元件构成，该至少一个限制元件优选由耐高温的钢制成，所述至少一个引导元件(13)由与至少一个限制元件相同的材料制成。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个供给装置(11)设定成，在炉井(4)的下端部(6)处，未膨胀的材料(1)与空气量一起向炉井(4)的上端部(5)的方向被吸入到炉井(4)中，使得空气量形成从下向上流动的空气流，借助于所述空气流从下向上沿着输送路径(7)输送材料(1)，以使得在输送路径(7)的上半部中，优选在最上方的三分之一中被膨胀。

11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述至少一个供给装置包括至少一个连接在炉井(4)上游的吸嘴(11)，以及优选连接在吸嘴(11)下游的扩散器(30)。

12.根据权利要求1至9中任一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个供给装置(11)设定成，在炉井(4)的上端部(5)处，将未膨胀的材料(1)向炉井(4)的下端部(6)的方向装入炉井(4)中，使得至少借助于重力从上向下沿着输送路径(7)输送材料(1)，以使得在输送路径(7)的下半部中，优选在最下方的三分之一中被膨胀。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的设备，其特征在于，为了可以根据需要从炉井(4)中取出以及再次置入所述至少一个引导元件(13)，为所述至少一个引导元件(13)设置可松开的固定装置。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个引导元件(13)由金属、尤其是耐高温的钢制成。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的设备，其特征在于，至少沿着在炉井(4)中的至少一个引导元件(13)的整个延伸，优选沿着至少一个引导元件(13)平行于输送方向(12)的整个延伸，在所述至少一个引导元件(13)和炉井(4)的径向中心(16)之间布置自由空间(19)。

Images