CN116249681B - 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(5、6)之间延伸，输送路径通过多个、在输送方向(10)上彼此分开布置的加热区(8)引导，其中，还设置有至少一个供给件，以用于在两个端部中的一个端部处向两个端部中的另一个端部的方向将至少未膨胀的材料装入炉井中。根据本发明，设置至少一个可转动的井插入件(11)，该井插入件至少部分地布置在炉中并且具有至少一个刮片(12)，该刮片与炉井的内壁(13)一起形成至少一个具有间隙宽度(18)的间隙(14)并且还设置成，当垢块的厚度(16)大于相应的间隙宽度时，在设备的运行状态中在至少一个井插入件转动时部分地去除在内壁上的垢块(15)。

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，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延伸，其中，还设置有至少一个供给件，该供给件设置成，在炉井的两个端部中的一个端部处朝炉井的两个端部中的另一个端部的方向至少将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、优选地在后三分之一中使材料膨胀，其中，设置至少一个可转动的井插入件，该井插入件至少部分地布置在炉井中并且具有至少一个刮片，刮片与炉井的内壁一起形成至少一个具有间隙宽度的间隙并且还设置成，当垢块的厚度大于相应的间隙宽度时，在设备的运行状态中在至少一个井插入件转动时部分地去除在内壁上的垢块，其中，该至少一个井插入件可绕至少一个转动轴线转动，该转动轴线平行于炉井的纵轴线延伸，其中优选地，至少一个转动轴线与纵轴线重合。

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，材料从上方被装入到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，输送路径引导通过多个、在输送方向上彼此分开布置的加热区，加热区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。膨胀过程等焓地进行并且相应地伴随着可探测到的温度骤降。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，对于可靠的膨胀或膨胀效果来说，浮力过大。此外，在粒度较细时，在炉井的内壁处的积聚或“结垢”风险提高，因为过轻的颗粒或具有过低密度的颗粒过长时间漂浮在加热区中。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，这又显著提高了在炉井的内壁处的积聚或结垢风险。这种风险随着晶粒带的变窄而增大，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WO2018/191763A1中已知，将材料与空气量一起从下向上装入或吹入炉井中，并且通过炉井输送。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，以使得紧接着获得通过炉井的均匀的流动特征并且避免湍流，因为该湍流有利于在井壁处的积聚/结垢。这种积聚/结垢又引起连续的井“生长”并且进而妨碍热辐射，这又导致膨胀效果变差。

补充地应说明的是，在膨胀较大粒度的砂时，通常也不能完全避免结垢，并且这种结垢可能对膨胀效果有不利影响。

从US 2625512 A、US 2521190 A以及US 2550877 A中分别已知用于膨胀珍珠岩砂的具有垂直的炉井的燃烧炉。珍珠岩砂从上方被装入炉井中，并且为了膨胀，在炉井的上端部处借助于环形的气体燃烧器加热珍珠岩砂。在炉井中布置水冷却的管，并且为了从炉井的内壁处刮掉膨胀的珍珠岩砂的垢块，使该水冷却的管绕炉井的垂直轴线转动。

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的与结垢相关的缺点。尤其是，优选地应为尽可能大的粒度范围实现尽可能均匀的、恒定的膨胀。

本发明的核心构思是，在炉井的内壁处或上不可避免砂粒状的、矿物的材料的结垢(“积聚”)并且因此必须被考虑以实现规定的膨胀过程。为此，在用于由具有发泡剂的砂粒状的、矿物的材料制造膨胀颗粒、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，炉井具有上端部和下端部，其中，输送路径在两个端部之间延伸，其中，还设置有至少一个供给件，该供给件设置成，在炉井的两个端部中的一个端部处朝炉井的两个端部中的另一个端部的方向至少将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、优选地在后三分之一中使材料膨胀，其中，设置至少一个可转动的井插入件，该井插入件至少部分地布置在炉井中并且具有至少一个刮片，刮片与炉井的内壁一起形成至少一个具有间隙宽度的间隙并且还设置成，当垢块的厚度大于相应的间隙宽度时，在设备的运行状态中在至少一个井插入件转动时部分地/逐部分地去除在内壁上的垢块，其中，该至少一个井插入件可绕至少一个转动轴线转动，该转动轴线平行于炉井的纵轴线延伸，其中优选地，至少一个转动轴线与纵轴线重合，根据本发明规定，输送路径引导通过多个、在输送方向上彼此分开布置的加热区，其中，加热区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，并且，至少一个井插入件分别具有基体，至少一个刮片以平行于径向的方向分量从该基体凸出，其中，径向位于垂直于相应的井插入件的转动轴线的平面中并且从相应的转动轴线开始远离该转动轴线指向，其中，相应的基体至少在径向上观察是基本上封闭的。

输送方向基本上平行于竖直线或铅垂线，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井插入件。在从上方装入时，待膨胀的材料至少部分地借助于重力沿着输送路径输送，并且在此形成在炉井中的颗粒流。作为用于待膨胀的材料的供给件，在此例如可以设置排料口。在从下方装入时，将待膨胀的材料通常与空气量一起被装入炉井中并且输送通过炉井。在此，作为供给件，例如可以设置与风机一起工作的抽吸喷嘴，该抽吸喷嘴连接在炉井上游并且设置成，将未膨胀的材料与空气量一起在炉井的下端部处向着上端部的方向吸入炉井中。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输送以颗粒流的形式的砂粒状的材料通过炉井，以使得在输送路径的上半部中、优选地在上三分之一中进行膨胀。

加热元件可以用于确定加热区，因为不同的加热区必须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。

出于完整性原因规定，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。

现在，根据本发明，垢块不再被视为对过程有干扰，而是借助于至少一个井插入件在其厚度方面受到控制，以由此均匀地作用于膨胀效果。

在此，井插入件利用其至少一个刮片在刮片和炉井的内壁之间形成间隙。典型地，间隙宽度在2mm至5mm的范围内。

在设备的运行状态中，当材料被输送通过炉井并且在炉井中膨胀时，间隙在短时间内被垢块覆盖。于是，当至少一个井插入件转动时，连续地借助于至少一个刮片去除垢块，其中，“去除”同样包括剃掉、削掉、割掉、离析或刮掉。

通过去除，垢块的厚度被限制并且保持近似恒定，更准确地说保持在间隙宽度附近一定的范围内。这种近似恒定的、近似均匀的垢块厚度保证了可以借助于加热元件(穿过垢块)引入炉井中的辐射强度几乎恒定。获得的、近似或基本上恒定的到炉井中的能量输入又确保了均匀的膨胀，并且基本上在设备的整个运行期间保证了基本上恒定的膨胀效果。

“至少部分地”进行去除理解成，一方面在垂直于炉井的纵轴线的确定的平面中观察，不必同时围绕圆形地围绕纵轴线的整个360°的角度范围进行去除。

另一方面，在实际中也发生“部分地”去除或仅仅“部分地”去除，这是因为由于间隙具有大于零的间隙宽度，不是去除垢块(局部)的全部厚度，而是有意识地保留一定的垢块厚度。也就是说理解成，不仅间隙或间隙宽度而且厚度都大于零。

在此，在实际中由于制造公差，应如此理解间隙宽度，即，该间隙宽度可能在一定的间隙宽度范围内或可能稍微变化。

相应地，在实际中，垢块的厚度也应视为在厚度范围内。此外，在炉井中确定的部位处在确定的时刻，垢块的实际厚度是动态过程的产物，这种动态过程导致，该厚度在全局上且在每个时刻都不是恒定的，而是随着时间和部位在一定的范围内变化，因为一方面持续地重新出现垢块并且另一方面去除垢块。相应地，可能产生厚度大于间隙宽度的区域(暂时地，直至借助于至少一个刮片去除)。

此外，对均匀的膨胀或恒定的且限定的膨胀效果有贡献的是，在炉井中的砂粒作为颗粒流沿着输送路径尽量在准确限定的运动范围内在一个或多个刮片、剩下的井插入件和垢块之间运动。相应地，可以非常准确地判定或控制砂粒在炉井中的停留时间(以及进而膨胀过程或膨胀效果)。

内壁自身理解成没有垢块，该垢块在其厚度方面应保持在一定的范围内。例如，可以设置尤其是以所谓的钢衬的形式的限制元件以形成内壁。在此，理论上也可行的是，内壁不是通过限制元件或钢衬构成，而是通过在限制元件或钢衬上的一个或多个层构成，但这些层不是应在其厚度中被控制的垢块。即，相应地，应相对于没有垢块的实际的内壁来理解具有其间隙宽度的间隙。

间隙宽度和垢块的厚度可以平行于径向的方向被测量，径向的方向垂直于炉井的纵轴线并且从通常与纵轴线重合的炉井的径向中心线开始向外指向。通常，该径向的方向垂直于内壁。

至少一个井插入件可以设计成可取出，从而可以简单地更换不同的井插入件。不同的井插入件之间的区别例如可以在于不同的刮片，这尤其是涉及刮片的数量和/或延伸方向和/或产生的间隙宽度和/或产生的用于砂粒的运动范围。

至少一个井插入件由一种或多种能够承受在炉井中出现的高温的材料制成。例如，所述材料可以包括金属，尤其是不锈钢或镍基合金，或碳纤维或陶瓷，尤其是高级工业陶瓷/高性能陶瓷。

应注意的是，至少一个井插入件不必完全布置在炉井中，而是也可以部分地(在上端部和/或下端部处)从炉井中伸出。相应的从炉井中对于相应的井插入件的支承和/或驱动来说，伸出的区段证实为有利的。

但也可设想，至少一个井插入件完全布置在炉井中(并且仅仅在炉井内被支承)。

至少一个井插入件也不必在整个炉井上或在炉井的整个长度上或在整个输送路径上延伸。

原则上，可以设置单个的井插入件。该井插入件可以由多个部分或区段构成。典型地，在这种情况中，井插入件可绕与炉井的纵轴线重合的转动轴线转动。当设置多个在输送方向上观察相继布置的井插入件时，也可以是后一种情况。此时例如可设想，不同的井插入件的转速不同和/或形成不同的间隙宽度。在这些情况中，在具有基本上圆形的横截面(垂直于炉井的纵轴线)炉井中，在相应的井插入件转动时，分别有效地获得在相应的至少一个刮片和炉井的内壁之间的环形间隙。相应地，在根据本发明的设备中规定，至少一个井插入件可绕至少一个平行于炉井的纵轴线延伸的转动轴线转动，其中优选地，至少一个转动轴线与纵轴线重合。

但是理论上，在多个井插入件时多个不同的转动轴线也是可行的，尽管这些井插入件在输送方向上观察至少部分地相继布置。

尤其是也可设想，设置多个井插入件，这些井插入件在输送方向上观察或在垂直于纵轴线的截面中观察并排布置并且具有不同的转动轴线，其中，转动轴线分别可以平行于炉井的纵轴线延伸。

与以上所述的相似，在根据本发明的设备的优选的实施方式中规定，至少一个井插入件可转动地支承在炉井的上端部的区域中，其中优选地，至少一个井插入件浮动地支承在炉井的下端部的区域中。

在此，在其中可转动地支承至少一个井插入件的炉井的上端部的区域可以布置在炉井之外。除了结构上简单的且尤其是机械稳定的支承之外，由此也实现结构上简单地实现的井插入件的(转动)驱动。

通过浮动支承，在设备的运行状态中，在至少一个井插入件的转速不同时，在井插入件平行于输送路径的整个延伸上分别实现尤其稳定的或恒定的且限定的间隙。由此，可以实现尤其准确地定义的垢块的厚度，并且由此实现尤其高的过程均匀性，这又对膨胀效果起到有利作用。

在此，在其中浮动地支承至少一个井插入件的炉井的下端部的区域可以布置在炉井之外。

为了浮动地支承，例如可以在井插入件处设置对中销，该对中销沿着转动轴线可动地(“浮动地”)支承。在此，对中销沿着转动轴线延伸，并且尤其是在其沿着转动轴线测量的长度上设计成，在所出现的井插入件的所有热膨胀中都保证“浮动”或可动的支承。

在根据本发明的设备的优选的实施方式中规定，至少一个井插入件具有多个、优选地最多8个、尤其优选地2至4个刮片。也就是说，所给出的数字可以被视为总数和/或(当设置多个井插入件时)每个井插入件的刮片的数量。在可以调整膨胀过程的精度方面，多个刮片是有利的。例如，通过多个刮片，可沿着输送路径形成不同的间隙来影响膨胀过程。

相应的井插入件的刮片的数量也可以设计成可变的，例如通过刮片可伸出/回缩或可以被插入/取出。

尤其是当在圆形地围绕纵轴线或圆形地围绕炉井的径向中心线的周向方向上观察相继地布置多个刮片时，可以在圆形地围绕径向中心线的整个角度范围内实现尤其均匀的垢块厚度，这又导致尤其均匀的膨胀或膨胀效果。相应地，在根据本发明的设备的尤其优选的实施方式中规定，在圆形地围绕炉井的径向中心线的周向的方向上观察，相继地布置刮片中的至少两个刮片。当然，在周向的方向上观察也，可以相继地布置多于刮片中的两个刮片，尤其是相继地布置所有刮片。

相应于所述由于多个刮片实现的更大的设计可能性，在根据本发明的设备的尤其优选的实施方式中规定，刮片中的至少两个刮片与内壁形成具有不同间隙宽度的间隙。在此，在输送方向上观察，间隙宽度可以变化，也就是说，在输送方向上观察，可以至少部分地相继布置具有不同间隙宽度的间隙。由此，例如可以影响砂粒在不同温度区间中的停留时间。

备选地或附加地，在周向的方向上观察，间隙宽度可以变化，也就是说在周向的方向上观察，可以至少部分地相继布置具有不同间隙宽度的间隙。由此，例如可以优化去除垢块的过程，以非常准确地调整期望的厚度。

与温度和待膨胀的材料有关，垢块的厚度的增长速度可能不同。相应地，可能需要的是，加速或必要时减缓垢块的(部分地)去除。此外对于在炉井中调整期望的颗粒流来说，尤其是减缓证实为有利的。因此，在根据本发明的设备的优选的实施方式中规定，设置至少一个用于使至少一个井插入件以可变的转速转动的驱动装置，其中，转速优选地在0.125U/min(“转/分钟”)至3U/min的范围内，尤其优选地在0.5U/min至2U/min的范围内。在实际中，转速例如可以在1U/min附近的范围内调整或变化。

已经已知合适的驱动装置，该驱动装置例如可以通过至少一个驱动轴与至少一个井插入件相连接。例如，电动机适合作为驱动装置，其中，为了改变转速，可以设置变速器或可变的升速比或降速比。也可设想，使用一个或多个电动机，借助于变频器改变其转速以改变至少一个井插入件的转速。

在根据本发明的设备中规定，至少一个井插入件分别具有基体，至少一个刮片以平行于径向的方向分量从该基体中凸出，其中，径向位于垂直于相应的井插入件的转动轴线的平面中并且从相应的转动轴线开始远离该转动轴线指向，其中，相应的基体至少在径向上观察是基本上封闭的。根据径向的定义，在所述垂直于相应的井插入件的转动轴线的平面中存在无限多个径向。

在此不排除其它方向分量不为零，从而至少一个刮片“倾斜地”从相应的基体中伸出。但优选地，其它方向分量为零。

“基本上封闭的”指的是除了可能存在的很小的孔之外的封闭性，例如由于制造步骤可能不可避免地或多或少存在这种孔，但是可忽略。尤其是在径向上，基体的封闭性保证，砂粒不能从其运动范围中到达基体中。相应地，在运动范围内以相对于内壁或垢块限定的距离引导砂粒，以保证规定的能量输入。

在根据本发明的设备的尤其优选的实施方式中规定，相应的基体是基本上旋转柱体状的，其中优选地，在输送方向上观察在相应的基体之前和/或之后尤其是齐平地联接着沿着转动轴线并且远离基体变细的井插入件区段。但原则上也可设想基体的其它形状，其中，优选的是旋转体的形状，例如锥形的形状或平截锥形的形状。

远离相应的基体使一个或多个井插入件区段变细，这在流动技术上证实为非常适宜的。也就是说，通过相应的井插入件区段的锥形的形状，始终向着基体的方向引导颗粒流或砂粒并且由此将其引导到运动范围内，或始终远离基体从运动范围内引导出来。

在此，原则上可设想不同的井插入件区段的实际形状。优选地，井插入件区段构造成锥形的或平截锥形的。

一个/多个井插入件区段以及基体代表井插入件的不同区段(“井插入件区段”)。

所述一个或多个变细的井插入件区段优选地同样至少在径向上观察是基本上封闭的。这保证，在相应的井插入件区段的区域中，没有砂粒或颗粒到达井插入件中，而是仅仅可以在井插入件和垢块(必要时内壁)之间以平行于输送方向的方向分量运动通过炉井。原则上可以规定，井插入件(在不限制在径向上的情况下)是基本上封闭的，从而砂颗粒不可以到达井插入件中。优选地，在此井插入件实施成具有内腔的空心体以节省材料和重量。在此，在井插入件处、尤其是在基体处和/或在一个/多个可能存在的井插入件区段处可以设置小的压力卸载开口，以实现位于井插入件的内腔中并且由于温度膨胀(或收缩)的空气或气体从井插入件的内腔中出来(或进入)并且由此引起压力平衡。

为了更好地调整膨胀过程，在根据本发明的设备的尤其优选的实施方式中规定，至少一个刮片能伸出/能缩回地和/或可摆动地布置在相应的基体处，以能够调整间隙宽度。在此，可以以在具有径向上的或与径向相反的方向分量的方式进行用于减小间隙宽度的伸出或用于增大间隙宽度的回缩。

分别绕优选地平行于纵轴线或相应的转动轴线的摆动轴线进行摆动。但是，当然同样可设想的是相应的摆动轴线的其它布置方案，在其中，间隙宽度由于相应的刮片的摆动运动而变化。

为了结构上尤其简单地设计至少一个刮片，在根据本发明的设备的优选的实施方式中规定，至少一个刮片基本上直线地延伸，优选地平行于输送方向延伸。

尤其是，相应的刮片可以平行于炉井的纵轴线或平行于相应的井插入件的转动轴线延伸。

为了使由于运动范围砂粒或颗粒必须经过的路程尤其长并且由此可以尤其长时间地进行颗粒在炉井中的热处理，在根据本发明的设备的优选的实施方式中规定，至少一个刮片至少部分地螺旋形地或螺线形地绕相应的井插入件的转动轴线延伸。在此，单个刮片不必完全绕转动轴线延伸，而是完全也可以覆盖显著小于360°的角度范围。

根据以上所述，在多个井插入件时，理论上螺旋形地延伸的刮片也可以绕不同的转动轴线至少部分地螺旋形地延伸。

应注意的是，在多个刮片时，不仅可以设置直线形地延伸的刮片而且可以设置螺旋形地延伸的刮片(即，也可以设置多个直线形地延伸的刮片和/或多个螺旋形地延伸的刮片)。用于砂粒或颗粒的运动范围相应地可以相应地不同地设计。

应注意的是，与以上所述相似地，通过至少一个螺旋形地延伸的刮片的相应的设计方案，在周向的方向上观察，间隙宽度可以变化，也就是说，在根据本发明的设备的尤其优选的实施方式中规定，在圆形地围绕炉井的径向中心线的周向的方向上观察，间隙宽度变化。在此，由于这种螺旋形或螺线形，在输送方向上观察，通过螺旋形地延伸的刮片和内壁形成的间隙的间隙宽度也变化。如所述的那样，径向中心线通常与炉井的纵轴线重合。也就是说，在周向的方向上观察(但是也在输送方向上观察)，间隙宽度可以变化，即使设置仅仅唯一的螺旋形地延伸的刮片。

根据以上所述，在根据本发明的设备的优选的实施方式中规定，在输送方向上观察至少一个间隙的间隙宽度变化。这不仅可以通过直线地延伸的刮片实现而且可以通过至少部分地螺旋形地延伸的刮片实现。

尤其是，由此可以考虑不同的膨胀阶段并且可以影响在沿着输送方向不同的炉井的区段中的停留时间。例如，在输送方向上观察，可以实现间隙宽度的连续增大或减小。

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，限制元件优选地由耐高温的钢制成，并且至少一个井插入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，保证在限制元件处满足与对井插入件相同的功率要求。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或间隙大小不变。

优选地，在径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，尤其是由热绝缘的材料构成。

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尽可能精确地实现炉井的期望的、尤其是圆形的横截面形状，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。

如已经所述的那样，井插入件可以由多个部分或区段组成。这些区段尤其是可以在安装和拆卸井插入件时组装一起和彼此拆开，这简化了相应的过程。这尤其是适用于基体。

相应地，在根据本发明的设备的尤其优选的方式中规定，基体由多个可分开相互连接的部分区段构成。这实现了在安装和拆卸时组装并无问题地拆开基体。可以以已知的方式，例如通过螺栓连接，实现部分区段的可分离的连接。

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示出了根据本发明的设备的第一实施方式的示意性的截面图，其中，设备的炉的纵轴线位于该截面平面中，

图2从上方示出了图1中的设备的示意性的截面图，其中，截面平面垂直于纵轴线，

图3示出了根据本发明的设备的第二实施方式的示意性的截面图，其中，设备的炉的纵轴线位于该截面平面中。

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的第一实施方式。在所示出的实施例中，制造膨胀的颗粒2的矿物的材料是包含结合水作为发泡剂的珍珠岩砂1。

设备包括炉3，炉具有基本上垂直竖立的炉井4，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之间延伸，输送路径引导通过多个、在输送方向10上彼此分开布置的加热区8。输送方向10基本上平行于重力方向，并且在此原则上可以在重力方向上或与重力方向相反地指向。在所示出的实施例中，输送方向10与重力方向相反地指向，也就是说从下端部6指向端部5。

加热区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至少加热到临界温度并且使珍珠岩砂粒1膨胀。尤其是，加热元件9可以是电加热元件9。

此外，设置至少一个供给件(未示出)，供给件设置成，将至少未膨胀的珍珠岩砂1在炉井4的两个端部5、6中的一个端部处向着炉井4的两个端部6、5中的另一个端部的方向装入炉井4中，以使得在输送方向10的方向上观察在输送路径7的后半部中、优选地后三分之一中使珍珠岩砂1膨胀。在所示的实施例中，在下端部6处向上端部5的方向装入未膨胀的珍珠岩砂1，其中，膨胀的颗粒2在上端部5处离开。为此，作为供给件，例如可以设置与风机一起工作的抽吸喷嘴(未示出)，该抽吸喷嘴连接在炉井4之前并且设置成，将未膨胀的珍珠岩砂1与空气量一起在炉井4的下端部6处向着上端部5的方向吸入炉井4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作为颗粒流25输送珍珠岩砂1，以使得在输送路径7的上半部中、优选地上三分之一中进行膨胀。

在设备的运行状态中，在炉井4的内壁13处出现珍珠岩砂1的垢块15或积聚，在珍珠岩砂也可能也已经部分膨胀。

在根据本发明的设备的所示出的实施例中，分别设置可转动的井插入件11，井插入件布置在炉井4中，其中，井插入件11的驱动轴28从炉井4的上端部5中伸出。井插入件11具有至少一个刮片12，刮片与炉井4的内壁13一起形成至少一个具有间隙宽度18的间隙14并且设置成，当垢块15的厚度16(见图2)大于相应的间隙宽度18时，在设备的运行状态中在井插入件11转动时部分地去除在内壁13上布置在间隙14中的垢块15。

间隙宽度18通常在2mm至5mm的范围内。

也就是说，在设备的运行状态中，当珍珠岩砂1被输送通过炉井4并且在炉井中膨胀时，间隙14在短时间内被垢块15覆盖。于是，当井插入件11转动时，连续地借助于至少一个刮片12去除该垢块15。通过去除，限制垢块15的厚度16并且厚度保持近似恒定，更准确地说保持在间隙宽度18附近的一定的范围内。这种近似恒定的、近似均匀的垢块15的厚度16保证了可以借助于加热元件9(穿过垢块15)引入炉井4中的辐射强度几乎恒定。获得的、近似或基本上恒定的到炉井4中的能量输入又确保了均匀的膨胀，并且(基本上在设备的整个运行期间)保证了基本上恒定的膨胀效果。此外，对均匀的膨胀或恒定的且限定的膨胀效果有贡献的是，在炉井4中的珍珠岩砂粒1作为颗粒流25沿着输送路径7尽量在准确限定的运动范围29内在至少一个刮片12、剩下的井插入件11和垢块15之间运动。相应地，可以非常准确地判定或控制珍珠岩砂粒1在炉井4中的停留时间(以及进而膨胀过程或膨胀效果)。

在所示出的实施例中，井插入件11可在转动方向26(并且必要时也与转动方向26相反地)上绕转动轴线20转动，转动轴线平行于炉井4的纵轴线21延伸并且与该纵轴线并且与炉井4的径向中心线17重合。

一方面，驱动轴28用于在炉井4的上端部5的区域中可转动地支承井插入件11。在炉井4的下端部6的区域中，例如借助于对中销(未示出)浮动地支承井插入件11，该对中销沿着转动轴线20延伸并且平行于转动轴线可动地支承。

另一方面，用于使井插入件11转动的驱动装置(未示出)可以作用在驱动轴28处。在所示出的实施例中，用于使井插入件11转动的驱动装置设置成具有可变的转速，其中，转速优选地在0.125U/min至3U/min的范围内，尤其优选地在0.5U/min至2U/min的范围内。

在所示出的实施例中，井插入件11具有基本上旋转柱体状的基体22，至少一个刮片12以具有平行于径向24的方向分量的方式从该基体中伸出，其中，径向24位于垂直于井插入件11的转动轴线20的平面中并且从转动轴线20开始远离该转动轴线指向。在输送方向10上观察，在基体22之前和之后分别布置变细的井插入件区段23，该井插入件区段齐平地联接在基体22处。这种变细分别沿着转动轴线20并且远离基体22指向。在输送方向10上观察后方的井插入件区段23处联接着驱动轴28。

基体22以及井插入件区段23构造成基本上封闭的，从而珍珠岩砂粒1不能到达井插入件11中。相应地，实际上颗粒流25仅仅可以在运动范围29内沿着输送路径7运动，其中，通过井插入件区段23的变细的形状，流动适宜地被将颗粒流25引导到运动范围29中并且再次从中引导出来。优选地，井插入件11构造成空心的具有内腔，其中，可以在基体22处和/或在井插入件区段23处设置较小的压力卸载开口，以实现位于井插入件11的内腔中并且由于温度膨胀(或收缩)的空气或气体从井插入件11的内腔中出来(或进入)并且由此引起压力平衡。

在所示出的实施例中，井插入件11由与形成内壁13的限制元件27相同的材料、即由耐高温的钢制成。由此保证，井插入件11与内壁13一样无问题地承受在设备的运行状态中在膨胀期间在炉井4中可能出现的高温。此外，相同的材料选择也引起相同的热膨胀系数，由此可以避免由于不同的热膨胀引起的变形并且保证间隙14的形状或尺寸保持不变。通过内壁13通过限制元件27构成，内壁13的几何形状或炉井4的垂直于纵轴线21的(内)横截面以准确定义的方式成型，其中，在所示出的实施例中，所述横截面基本上是圆形的。

在图1中示出的第一实施例中设置4个刮片12，这些刮片形状相同地在径向24上从基体22中伸出并且在围绕径向中心线17的周向的方向19上观察相继地布置，其中，在刮片12之间的角距离基本上恒定。在此，刮片12基本上直线地并且平行于输送方向10延伸。相应地，产生4个、圆形地围绕径向中心线17对称地布置的运动范围29，这些运动范围平行于输送方向10直线地延伸。

相应地在输送方向10上观察，间隙宽度28基本上恒定。通过井插入件11的转动，在刮片12和限制炉井4的圆形的内横截面的内壁13之间产生环形间隙，其中，在周向方向19上观察，间隙宽度18基本上恒定。

相应地，(仅仅在几何形状方面，在不考虑实际中可能出现的涡流的情况下)，在颗粒流25中的珍珠岩砂粒1在平行于输送方向10的直线上运动通过运动范围29。在图2中可看出所述的运动范围29的对称布置，其中，为清楚起见，仅仅在两个运动范围29内指出了颗粒流25。

在图3中示出的第二实施例与第一实施例的区别仅仅在于刮片12的设计方案。因此，只要没有明确地另外地阐述，以上对第一实施例所述的也相似地适用于第二实施例并且因此在这点上不再次重复。

如从图3得到的那样，在第二实施例中设置2个刮片12，刮片在径向24上形状相同地从基体22中伸出并且分别螺旋形地围绕井插入件11的转动轴线20延伸。在此，两个刮片12的螺旋或螺线形状嵌套在彼此中。

相应地，所获得的两个运动范围29也螺旋形或螺线形地围绕转动轴线20延伸。因此，当珍珠岩砂粒1在颗粒流25中运动通过运动范围29时，珍珠岩砂粒1也必须跟随相应的螺旋或螺线形，这(仅仅在几何形状方面)引起与第一实施例相比珍珠岩砂粒1通过炉井4的路程显著更长。因此，珍珠岩砂粒1在炉井4中的热处理可以相对更长时间地并且由此更准确地进行，以进一步优化膨胀效果。

补充地应注意的是，在所示出的第二实施例中，在输送方向10上观察，间隙宽度20也基本上恒定。同样，通过井插入件11的转动，在刮片12和限制炉井4的圆形的内横截面的内壁13之间产生环形间隙，其中，在周向的方向19上观察，间隙宽度18基本上恒定。

最终应说明的是，在第二实施例中，转动方向26的选择给出了影响珍珠岩砂粒1在炉井4中的停留时间以及进而影响膨胀效果的另一方案。如果与在图3中示出的不同地，转动方向与刮片12的实际的螺线形状相互作用，使得沿着转动轴线26的相应的螺旋的运动方向与输送方向10相反，这可以再次有效地缩短珍珠岩砂粒1的路程。于是，因此纯粹理论上可设想，在“正确的”转速和正确的流动速度时，实际上可以得到珍珠岩砂粒1在颗粒流25中平行于输送方向10的线性运动。相反地，在第二实施例中，在图3中示出的转动方向26导致停留时间的延长，因为强制产生了螺旋或螺线形的颗粒流25。

与转动方向26相关的另一方面是，在正确地给出刮片12的螺线形的几何形状时，决定首先在刀片上侧还是在刀片下侧处削掉垢块15，其中，在图3中，在输送方向10上观察，刀片下侧在刀片上侧10之前。优选地，如在图3中示出的那样，如此选择转动方向26，使得刀片下侧承担削掉功能，因为这样的话垢块15由于重力不再留在相应的刮片12上，而是被转移到空气流处并且与膨胀的颗粒2一起被排出。

附图标记列表

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

9加热元件

10输送方向

11井插入件

12刮片

13炉井的内壁

14间隙

15垢块

16垢块的厚度

17炉井的径向中心线

18间隙宽度

19周向的方向

20转动轴线

21炉井的纵轴线

22基体

23变细的井插入件区段

24径向

25颗粒流

26转动方向

27限制元件

28驱动轴

29运动范围

Claims (23)

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，所述设备包括具有基本上垂直竖立的炉井(4)的炉(3)，该炉井具有上端部(5)和下端部(6)，其中，输送路径(7)在两个端部(5、6)之间延伸，其中，还设置有至少一个供给件，所述供给件设置成，在炉井(4)的两个端部(5、6)中的一个端部处朝炉井(4)的两个端部(6、5)中的另一个端部的方向至少将未膨胀的材料(1)装入到炉井(4)中，以使得在输送方向(10)上观察在输送路径(7)的后半部中使材料(1)膨胀，其中，设置有至少一个可转动的井插入件(11)，所述井插入件至少部分地布置在炉井(4)中并且具有至少一个刮片(12)，所述刮片与炉井(4)的内壁(13)一起形成至少一个具有间隙宽度(18)的间隙(14)并且还设置成，当垢块(15)的厚度(16)大于相应的间隙宽度(18)时，在设备的运行状态中在所述至少一个井插入件(11)转动时部分地去除在内壁(13)上的垢块(15)，其中，所述至少一个井插入件(11)可绕至少一个转动轴线(20)转动，所述转动轴线平行于炉井(4)的纵轴线(21)延伸，其特征在于，输送路径(7)穿过多个、在输送方向(10)上彼此分开布置的加热区(8)，其中，加热区(8)分别具有至少一个可彼此独立地控制的加热元件(9)，以用于将材料(1)至少加热到临界温度并且使砂粒膨胀，所述至少一个井插入件(11)分别具有基体(22)，至少一个刮片(12)以平行于径向(24)的方向分量从基体凸出，其中，径向(24)位于垂直于相应的井插入件(11)的转动轴线(20)的平面中并且从相应的转动轴线(20)开始远离所述转动轴线指向，其中，相应的基体(22)至少在径向(24)上观察是基本上封闭的。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述至少一个井插入件(11)可转动地支承在炉井(4)的上端部(5)的区域中。

3.根据权利要求1至2中的任一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个井插入件(11)具有多个刮片(12)。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，在圆形地围绕炉井(4)的径向中心线(17)的周向方向(19)上观察，相继地布置刮片(12)中的至少两个刮片。

5.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述刮片(12)中的至少两个刮片与内壁(13)形成具有不同间隙宽度(18)的间隙(14)。

6.根据权利要求1至2中任一项所述的设备，其特征在于，设置至少一个驱动装置用于使所述至少一个井插入件(11)以可变的转速转动。

7.根据权利要求1至2中任一项所述的设备，其特征在于，相应的基体(22)是基本上旋转柱体状的。

8.根据权利要求1至2中任一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个刮片(12)能伸出/能缩回地和/或可摆动地布置在相应的基体(22)上，以便能够调整间隙宽度(18)。

9.根据权利要求1至2中任一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个刮片(12)基本上直线地延伸。

10.根据权利要求1至2中任一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个刮片(12)至少部分地螺旋形地或螺线形地围绕相应的井插入件(11)的转动轴线(20)延伸。

11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，在圆形地围绕炉井(4)的径向中心线(17)的周向的方向(19)上观察，间隙宽度(18)是变化的。

12.根据权利要求1至2中任一项所述的设备，其特征在于，在输送方向(10)上观察，所述至少一个间隙(14)的间隙宽度(18)是变化的。

13.根据权利要求1至2中任一项所述的设备，其特征在于，内壁(13)通过至少一个限制元件(27)构成，所述至少一个井插入件(11)由与所述至少一个限制元件(27)相同的材料制成。

14.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述至少一个转动轴线(20)与纵轴线(21)重合。

15.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述至少一个井插入件(11)浮动地支承在炉井(4)的下端部(6)的区域中。

16.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，至少一个井插入件(11)具有最多8个刮片(12)。

17.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，至少一个井插入件(11)具有2至4个刮片(12)。

18.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述至少一个驱动装置设置成，在0.125U/min至3U/min的范围内调整转速。

19.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述至少一个驱动装置设置成，在0.5U/min至2U/min的范围内调整转速。

20.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，在输送方向(10)上观察在相应的基体(22)之前和/或之后联接有沿着转动轴线(20)并且远离基体(22)变细的井插入件区段(23)。

21.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，在输送方向(10)上观察在相应的基体(22)之前和/或之后齐平地联接有沿着转动轴线(20)并且远离基体(22)变细的井插入件区段(23)。

22.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述至少一个刮片(12)平行于输送方向(10)延伸。

23.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述限制元件由耐高温的钢制成。