DD236916A5 - Verfahren und einrichtung zum fertigen von glasperlen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Herstellen von Glasperlen. Waehrend es das Ziel der Erfindung ist, ein Verfahren zur Verfuegung zu stellen, bei welchem der spezifische Energieverbrauch gesenkt wird und eine zuverlaessige Herstellung gesichert ist, besteht die Aufgabe darin, ein Verfahren zum Herstellen von Glasperlen sowie eine dazugehoerige Einrichtung zu schaffen, wo selbst bei der Verwendung von Erdgas mit kleiner Verbrennungsgeschwindigkeit die Herstellung von Glasperlen, fast ohne Groessenbegrenzung, gesichert ist. Erfindungsgemaess geschieht dies dadurch, dass das Glasmahlgut vor seiner Einleitung in eine Mischkammer mit dem Waermestrahl des Brennerkopfes und das sauerstoffhaltige Gas mit der Waerme der aus dem Brennraum abgehenden Rauchgase vorgewaermt wird. Fig. 1

Description

Hierzu 5 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Glasperlen, bei welchem aus dem Glasmahlgut, vorzugsweise bei Verwendung von Rauchgasen niedriger Verbrennungsgeschwindigkeit Glasperlen erzeugt werden. Gegenstand der Erfindung ist ferner eine zum Durchführen besagten Verfahrens dienende Einrichtung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Für kleinbemessene Glaskugeln, auch „Glasperlen" benannt, sind in der Industrie zahlreiche Anwendungsarten bekannt. Glasperlen werden z. B. als Wegmarkierungszeichen oder zur Herstellung von Industriefiltern, ferner zum Reinigen von Gießereiformen und für sonstige Zwecke gebraucht.

Zur Erzeugung von kleinen Glasperlen unter 0,5 mm Durch messer sind verschiedene Verfahren bekannt, die im Wesentlichen in zwei Gruppen geteilt werden können:

In die eine Gruppe gehören jene Verfahren, bei denen zunächst das Glas in einem Schmelzofen geschmolzen wird; danach aber aus dieser Glasschmelze die Glasperlen hergestellt werden. Eine solche Lösung ist beispielsweise in der US-PS 3293014 sowie in der FR-PS 1409306 beschrieben. Der Mangel derartiger Verfahren aber besteht darin, daß sie einesteils kompliziert und teuer sind und daß andererseits das Ausbringen der erzeugten Glasperlen ungünstig gestaltet sind und daß sich die Glasperlen im Verlaufe der Erzeugung deformieren.

uei den Lösungen, die zur anderen Gruppe gehören, wird in den Brennraum des vertikal angeordneten Ofens Glasstaub bzw. Glasmahlgut gestreut, das sich dort erweicht und Kugelgestalt annimmt. Eine solche Lösung beschreibt z. B. die US-PS 3230064 sowie die Mitteilung „Chem. Abs." Nr. 513950. Nachteilig ist in beiden Fällen, daß die Ofentemperatur für eine gute Viskosität und Oberflächenspannung nicht gesichert werden kann und auch eine notwendige rasche Abkühlung nicht gewährleistet ist. Das aber führt dazu, daß die Glasperlen aneinander kleben oder an der Wand haften bleiben oder auch Deformationen erleiden. Ferner ist aus der HU-PS 158506 zur Erzeugung von Glasperlen ein solches Verfahren bekannt, bei welchem die Glasperlen nicht im Ofen hergestellt werden, sondern das Glasmahlgut einem sauerstoffhaltigen Gas beigemischt wird, welches dem Brenngas zugesetzt wird. Dieses Gemisch wird dann dem Kern der Gasbrennflamme zugeleitet. Die in der Flamme schmelzenden Glaskörnerfliegen aus der Flamme heraus, erstarren und fallen im abgekühlten Raum nieder, wo sie dann eingesammelt werden können.

Nach praktischen Erfahrungen ist dieses Verfahren wegen der unvollkommenen Erwärmung der Glaskörper nur zur Verarbeitung von sehr kleinkörnigem Glasmahlgut geeignet. Wegen des in die Flammenmitte eingeleiteten Glasmahlgutes entsteht eine lange Flamme von etwa 100 bis 150 mm Länge. In diesem relativ „kalten" und nur zur Spitze hin heißer werdenden Gasstrom treiben die Glaskörner vorwärts. Die aus dem Flammenkern austretenden Glaskörner durchqueren nun jene

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zu parallel, nahezu mit gleicher Geschwindigkeit fließenden, brennbaren Gas zustandekommt und werden dabei erwärmt. Danach gelangen die Glaskörner in einen relativ kälteren Raum, nämlich in den Strom des brennbaren Gases, wo ihre Temperatur nicht weiter steigt. Bei ihrem Weitertreiben durchdringen die Glaskörper die an der Grenzfläche zwischen Flamme und Umluft entstehende Flammenschicht, und hier nimmt ihre Temperatur wieder etwas zu. Mithin durchqueren die Glasperlen insgesamt nur zwei dünne Flammschichten. Diese relativ kurze Aufenthaltszeit in der heißen Flamme aber scheint offenbar ihre zum Erzielen völliger Kugelgestalt benötigte Erwärmung nicht sicher zu können.

In der genannten HU-PS 158506 wird eine solche Einrichtung zur Herstellung von Glasperlen beschrieben, welche mit einem Vorgemisch-Gasbrennertyp versehen ist. Hierbei wird ein aus dem brennbaren Gas, dem sauerstoffhaltigen Gas und dem Glasmahlgut hergestellten Gemisch in den Gasbrenner eingeleitet. Diese Lösung wurde für Stadtgas entwickelt, das aber infolge seines Wasserstoff- und Kohlendioxydgehaltes eine hohe Verbrennungsgeschwindigkeit hat. Brennbare Gase von kleiner Verbrennungsgeschwindigkeit, z. B. das Erdgas gestattet mit der obigen Lösung nur die Erzeugung von gering dimensionierten Glasperlen.

Die Brenngeschwindigkeit wird jedoch von der Ausströmgeschwindigkeit des Gemenges aus brennbarem Gas, sauerstoffhaltigem Gas und Glasmahlgut bestimmt. Dies wiederum begrenzt infolge seiner Absetzgeschwindigkeit die Menge der Glaskörner, die man in die Flamme gelangen lassen darf. Mit anderen Worten besagt das soviel, daß bei dieser Lösung nur kleinere Glaskörner innerhalb des Körnungsgrenzwertes in die Flamme gelangen dürfen, größere Körner jedoch nicht. Ein weiterer Mangel der obigen Lösung ist, daß in die Flamme Gase und Glasmahlgut eingeleitet werden, welche Umwelttemperatur besitzen. Ferner übt die Glasmahlgutmenge, welche in den als sauerstoffhaltiges Gas benutzten primären Luftstrom gelangt, eine Rückwirkung auf die Primärluftmenge aus und erschwert damit das Bestreben, daß die Betriebsparameter des Brennerkopfes auf günstigen Werten zu halten.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine dazugehörige Vorrichtung zum Fertigen von Glasperlen zur Verfügung zu stellen, bei welchem der spezifische Energieverbrauch gesenkt wird und eine zuverlässige Herstellung gesichert ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Glasperlen, bei welchem aus dem Glasmahlgut, vorzugsweise bei Verwendung von Rauchgasen niedriger Verbrennungsgeschwindigkeit Glasperlen erzeugt werden, sowie eine dazugehörige Einrichtung zu schaffen, wo selbst bei der Verwendung von Erdgas mit kleiner Verbrennungsgeschwindigkeit die Herstellung von Glasperlen, fast ohne Größenbegrenzung, gesichert ist.

Bei der Lösung der gestellten Aufgaben wird von dem in der Bechreibungseinleitung erwähnten bekannten Fertigungsverfahren von Glasperlen ausgegangen, bei welchem zunächst aus Glasmahlgut, brennbarem Gas und sauerstoffhaltigem Gas ein Gemisch gebildet wird, das danach über den Brennerkopf in den Brennraum eingeleitet wird. Dabei werden die in die Flamme gelangenden Glaskörper erwärmt und nehmen die für Glasperlen entsprechende Kugelform an. Dies wurde erfindungsgemäß dadurch fortentwickelt, daß das Glasmahlgut vor seiner Einführung in eine Mischkammer durch den Wärmestrahl des Brennkopfes, während das sauerstoffhaltige Gas durch die Wärme der aus dem Brennraum abgehende Rauchgas vorgewärmt

Zweckmäßig werden an der Ausflußöffnung des Brennkopfes mehrere kleine Flammenkerne und eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit zustande gebracht.

In den Bedienungsraum wird das sauerstoffhaltige Gas und das brennbare Gas vorzugsweise mit geregeltem Druck, vorzugsweise mit einem Druck von 145 bis 210 mm WS bzw. 245 bis 310 mm WS eingelassen, im Brennerraum wird jedoch eine geregelte Absaugung, vorteilhaft mit 155 mm WS angewendet.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann mit einer solchen Einrichtung durchgeführt werden, die einen Brennerkopf, eine mit diesem verbundene Mischkammer sowie einen an die Mischkammer angeschlossenen, das Glasmahlgut aufnehmenden Behälter, ferner ein Leitungsrohr für sauerstoffhaltiges Gas und für das brennbare Gas einen Einlaßstutzen besitzt, wobei der Brennraum rings um und über dem Brennerkopf von einem Mantel umgrenzt ist, der mit einer Einheit für das Ablösen der Glasperlen in Verbindung steht. Das Wesen der Einrichtung gemäß der Erfindung ist, daß der den Brennraum umgrenzende zylindrische Mantel im unmittelbaren Umkreis des das Glasmahlgut aufnehmenden Behälters, vorzugsweise in dessen Innern angeordnet ist, ferner daß das Rohr, welches das sauerstoffhaltige Gas in die Mischkammer gelangen läßt, mit einem, einen Wärmeaustauscherzugeordneten Rohr verbunden ist, welches den Brennraum mit einem Zyklon zum Abtrennen der Glasperlen verbindet.

Die Grundlage der Erfindung ist jene Erkenntnis, daß mit der beim Erzeugungsprozeß der Glasperlen anfallenden Wärmeenergie sowohl das sauerstoffhaltige Gas, als auch das Glasmahlgut vorgewärmt werden kann. Demzufolge gelangt in den Brennerkopf nurmehr ein Gemisch aus vorgewärmten sauerstoffhaltigen Gas und Erdgas, welches in schwebendem Zustand gleichfalls vorgewärmtes Glasmahlgut mit sich führt. Die Brenngeschwindigkeit des vorgewärmten Gasgemisches nimmt zu, und dadurch kann die Ausfließgeschwindigkeit an der Brenneröffnung, ohne Gefahr eines Abreißens der Flamme, gesteigert werden.

Andererseits sinkt in dem wärmeren saustoffhaltigen Gas, vorzugsweise Luft, infolge der Änderung der Viskosität die Absetzsowohl Sedimentationsgeschwindigkeit der Glaskörner, d. h. es sinkt die Differenz zwischen der vertikal aufwärts gerichteten Strömungsgeschwindigkeit des Gasgemisches an der Brenneröffnung und der Strömungsgeschwindigkeit der im Gasstrom mitgeführten Glaskörner. Als Ergebnis dieser beiden Effekte können auch verhältnismäßig große Glaskörner in die Flamme so eingeführt werden, daß ihnen zum Annehmen der Kugelgestalt, bzw. beim Fertigen von hohlen Glasperlen, die für die Gasausscheidung benötigte Aufenthaltszeit, sowie die Endtemperatur ausreichend gesichert werden kann.

Zweckmäßig ist der Brennerkopf auch mit einer Einheit für Flammenstabilisierung versehen, mittels welcher ein Rückschlagen, wie auch ein Abreißen der Flamme verhindert werden kann; zugleich kann damit auch die Strömungsgeschwindigkeit erhöht

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vorzugsweise mit einem Vibrations-Dosierer verbundenen Aufgabetrichter besitzt, an welchem in der Querrichtung ein Rohr für sauerstoffhaltiges Gas und dem Aufgabetrichter in entgegengesetzter Richtung ein Einlaßstutzen für brennbares Gas angeschlossen ist, wobei der Einlaßstutzen näher an den Brennerkopf zu liegen kommt. Die Einheit für Flammenstabilisierung kann als Einsatzstück am Mundloch des Brennkopfes angeordnet sein, und kann aus ringförmig angeordneten Platten gebildet werden. Zwischen diesen ist der freie Spaltquerschnitt wesentlich kleiner als die Mundlochöffnung des Brennkopfes.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel wie folgt erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: die Prinzipdarstellung einer Einrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2: den Schnitt durch die Flamme und den mit einem Flammenstabilisator versehenen Brennerkopf nach Fig. 1;

Fig.3: den Schnitt durch die Flamme bei einem herkömmlichen Brennerkopf ohne Flammenstabilisator;

Fig.4: die Draufsicht nach Fig. 2;

Fig.5: den Schnitt V-V nach Fig.4;

Fig. 6: ein Diagramm zur Veranschaulichung der Verhinderung eines Zurückschlages der Flamme am Brennerkopf nach Fig. 2;

Fig.7: die Prinzipdarstellung der Verhinderung eines Abreißens der Flamme am Brennerkopf nach Fig.2.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besitzt die Einrichtung zur Erzeugung von Glasperlen gemäß der Erfindung einen Behälter 1 zur Aufnahme von Glasmahlgut, dessen Durchmesser in vorliegendem Falle mit 1400 mm, seine Höhe aber mit 2800 mm gewählt wurde. Ein im Innern des Behälters 1 zentrisch eingebauter zylindrischer Mantel 3 umgrenzt einen Brennraum 4. In das untere offene Ende des Brennraumes 4 ragt ein Brennkopf 5 hinein, während dessen oberes geschlossenes Ende über ein Rohr 6 mit dem Innenraum 8 eines die Glasperlen ablösenden Zyklons 7 kommuniziert. Der Zyklon 7 ist in seinem oberen Teil zur Ableitung des Gemisches aus Rauchgas und Luft mit einem Abfluß 9, an seinem unteren Ende aber mit einem an sich bekannten Sektorverschluß 10 zum Ablösen der gefertigten Glasperlen versehen.

Das das Rauchgas ableitende Rohr 6 ist erfindungsgemäß einem Wärmeaustauscher 11 zugeordnet, welcher zur Vorwärmung eines in diesem Fallein die Einrichtung einzuführenden sauerstoffhaltigen Gas, der Luft dient. Über einen Einlaß 12 des Wärmeaustauschers 11 gelangt das sauerstoffhaltige Gas in die Einrichtung und danach über einen Auslauf 13 in ein Rohr 14.

Am ringartigen Bodenteil des Behälters 1 ist ein Auslaß 15 vorgesehen, an welchem ein geschlossener, rohrartiger Dosierer, im vorliegenden Falle ein Vibrations-Dosierer 16 angeschlossen ist. Der Durchsatz des Vibrations-Dosierers 16 beträgt im vorliegenden Fall 100 kg/h. Über einen Aufgebetrichter 18, am Abgebestutzen 17 des Vibrations-Dosierers 16 wird von letzterem das Glasmahlgut 2 in eine Mischkammer 19 aufgegeben. Die Mischkammer 19 ist im vorliegenden Fall eine aus einem L-förmigen Rohr bestehende Einheit, die hier als eine Fortsetzung des Rohres 14 betrachtet werden kann und welche mit ihrem anderen Ende an dem Brennerkopf 5 anschließt. Die Leitung des Vibrations-Dosierers 16 kann auf bekannte Weise reguliert werden.

In der Mischkammer 19 gelangt somit das sauerstoffhaltige Gas über das Rohr 14. Das Glasmahlgut 2 gelangt auf normalem Wege über den Aufgabetrichter 18 in die Mischkammer 19. Die Mischkammer 19 ist im Abschnitt zwischen dem Aufgabetrichter 18 und dem Brennerkopf 5 mit einem Einlaßstutzen 20 für das brennbare Gas, im vorliegenden Falle für Erdgas, mit kleiner Verbrennungsgeschwindigkeit vorgesehen.

Die Mischkammer 19 besteht beispielsweise aus einem Rohr von 80mm Durchmesser zur Herstellung eines homogenen Gemenges aus brennbarem Gas, in diesem Falle Erdgas, sauerstoffhaltigem Gas, d. h. Luft und aus Glasmahlgut. Dieses Gemenge wird dem Brennerkopf 5 zugeführt.

Der Brennerkopf 5 gemäß der Erfindung ist mit einem Flammenstabilisator 21 versehen. Der Brennerkopf 5 ist im Querschnitt kreisförmig, sein Mundloch besitzt einen Durchmesser von 300 mm und er ist von unten sich nach oben erweiternd ausgestaltet.

Im dargestellten Falle ist der Flammenstabilisator 21 aus einem Stahlband mit einer Abmessung von 1,5 x 30 mm gefertigt. Der Flammenstabilisator 21 weist Platten 22 in konzentrischer Anordnung nach Fig. 4 und 5 auf. Die Platten 22 können aber gegebenenfalls auch durch eine einzige, kontinuierlich verlaufende Spirale ersetzt werden.

Die Aufgabe des Flammenstabilisator 21 besteht darin, daß er einerseits das Rückzünden der Flamme in den Brennerkopf 5 und andererseits das Abreißen derFlammeam Mundloch des Brennerkopfes 5 verhindern soll. Darüberhinauszerlegterdie Flamme in viele kleinere Einzelflammen und verhindert dadurch das Zustandekommen eines großen, und demzufolge „kalten" Flammenkernes nach Fig.3.

In Fig. 2 ist der Querschnitt der mit dem erfindungsgemäßen Flammenstabilisator 21 zustandekommenden Flamme zu sehen, wobei auf der Vertikalachse 23 des angenommenen Koordinatensystems die Temperaturwerte aufgetragen sind. Hier ist gut zu erkennen, daß man nach dem Verlassen des Flammenstabilisators 21 viele kleine Flammenkerne 24 erhält, welche gewissermaßen eine „Brenngrenzfläche" bilden. Weiterhin ist die Außengrenzfläche der Flamme, d.h. ihre Konturenkurve 25 sowie die Temperaturkurve 26 sichtbar.

In Fig.3 wurde zum Vergleich ein herkömmlicher Brennerkopf dargestellt, der jedoch keinen Flammenstabilisator besitzt. Hier ist es klar zu sehen, daß der Verlauf der Temperaturkurve 26 grundsätzlich von der Kurve nach Fig. 2 abweicht. Ferner ist auch die völlig abweichende Beschaffenheit des eizigen, großen „kalten" Flammenkernes 24 klar zu erkennen.

Der Behälter 1 für die Aufnahme des Glasmahlgutes 2 ist im vorliegenden Falle mit einer Wärmeisolation 27 versehen. Ferner wurde in den Abfluß 9 des Zyklons 7 im vorliegenden Falle ein Saugventilator 28 eingebaut, dessen Saugleistung in an sich bekannterWeise reguliert werden kann.

Die Arbeitsweise der Einrichtung gemäß der Erfindung ist folgende:

Das in den Behälter 1 eingegebene Glasmahlgut 2 wandert in dem von der Behälterwand und dem Mantel 3 gebildeten Ringraum nach unten. Diese doppelwandige Anordnung wirkt wie ein Wärmeaustauscher. Hierbei wirkt der von der Wärme des Brennkopfes 5 erwärmte Mantel 3 auf das Glasmahlgut 2 als Vorwärmer.

Das vorgewärmte Glasmahlgut 2 gelangt dann über den Auslaß 15 in den Vibrations-Dosierer 16, welcher das Glasmahlgut 2 über den Aufgabetrichter 18 in die Mischkammer 19 gibt. Über das Rohr 14 wird auch die im Wärmetauscher 11 vorgewärmte

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Luft in die Mischkammer 19 eingeleitet. Über den Einlaßstutzen 20 aber wird quer zum Rohr 14 Erdgas eingespeist. Sowohl die Luft als auch das Erdgas läßt man mit Überdruck in die Einrichtung gelangen.

In der Mischkammer 19 wird aus dem Erdgas, der Luft und dem Glasmahlgut ein homogenes Gemenge hergestellt, welches dem Brennerkopf 5 zugeführt wird. Bei dem mit dem Flammenstabilisator 21 versehenen Brennerkopf 5 überfliegen die Glaspartikel die Flamme des Brennerkopfes 5, wobei sie sich erhitzen und Kugelgestalt annehmen. Die aus der Flamme hinausgelangenden Glasperlen bewegen sich nun parallel zur Flamme durch den oberen Teil des infolge der Wirkung des Saugventilators 28 unter Unterdruck stehenden Brennraumes 4 und über das Rohr 6 weiter, wobei sie sich abkühlen. Vom Zyklon 7 werden die Rauchgase über den Abfluß 9 aus der Einrichtung beseitigt bzw. abgeführt.

An dem dem Wärmeaustauscher 11 zugeordneten Teil des Rohres 6 geben die in diesem Rohr durchströmenden Rauchgase einen Teil ihres Wärmeinhaltes ab, wodurch das über das Rohr 14 eingespeiste sauerstoffhaltige Gas, in diesem Beispiel Luft, vorgewärmt wird.

Die verfestigten Glasperlen werden durch den Zyklon 7 abgetrennt und über den Sektorverschluß 10 ausgetragen.

Zum Brennerkopf 5 ist zu bemerken, daß die Geschwindigkeit des Gas-, Luft-, Mahlgutgemenges in dessen Difusorteil noch vor dem Eintritt in den Flammenstabilisator 21 auf einen, die Brenngeschwindigkeit annähernden Wert sinkt. Zwischen den Platten 22 des Flammenstabilisators 21 aber nimmt infolge Verminderung des Strömungsquerschnittes die Geschwindigkeit des Gemenges zu, d.h. die Strömung des Gemenges wird beschleunigt, sogar auf ein Mehrfaches der Brenngeschwindigkeit. Dies ist in Fig. 6 dargestellt, wo die Geschwindigkeit auf der Horizontalachse 29 des Koordinatensystems nach links zunimmt. Die Strömungsgeschwindigkeit des Gemenges 30 wurde auf der Kurve, die gestrichelte Linie als Darstellung der Verbrennungsgeschwindigkeit als Kurve 31 bezeichnet.

Das Rückzünden der Flamme wird also dadurch verhindert, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Gemenges in den Spalten zwischen den Platten 22 des Flammenstabilisators 21 wesentlich größer als die Brenngeschwindigkeit ist. Das Rückzünden der Flamme wird auch dadurch verhindert, daß das Gemenge in diesen Spalten an oder zwischen relativ kalten Metallflächen entlang streicht, verglichen an der Zündungstemperatur.

Wenn das Gemenge die Spalten zwischen den Platten 22 des Flammenstabilisators 21 verläßt, sinkt infolge der plötzlichen Querschnittszunahme die Strömungsgeschwindigkeit des Gemenges nach Fig. 6, wobei sich über die Platten 22, kleine Wirbel 32 Fig.7 über den Flammenkernen 24 bilden (Fig.7).

In diesen Wirbeln 32 findet infolge der Rückströmung ein stabiles Brennen statt, durch welches das zwischen den Platten 22 ausströmende Gemisch mit Sicherheit gezündet wird. Auf diese Weise bleibt die Flamme auf der Oberfläche des Flammenstabilisators 21 stabil, d.h. die Gefahr eines Abreißens der Flamme ist infolge Versuchserfahrungen auszuschließen.

Bei Versuchen wurde der Durchmesser des Gaseinlaßstutzens 20 mit 25,4mm gewählt. Der Gasverbrauch der Einrichtung betrug 500m³/h. Die Produktion an Glasperlen von max. 1 mm Durchmesser ergab sich mit 110kg/h.

Beispiel 1:

Die Einrichtung gemäß der Erfindung wurde zur Erzeugung von Glasperlen der Korngrößenfraktion von max.80,um Durchmesser mit folgenden Parametern betrieben:

Als sauerstoffhaltiges Gas wurde Luft verwendet, bei welcher der Einspeised ruckwert im Interesse einer guten Regulierbarkeit um ca. 50 mm Wassersäule größer sein muß als der gesamte Strömungswiderstand, d. h. die Summe der Einzelwiderstände des Wärmeaustauschers 11, des Rohres 14, der Mischkammer 19, des Brennerkopfes 5 und des Flammenstabilisators 21 beträgt 95 mm Wassersäule. Somit wurde am Einlaß 12 der Druckwert der Luft mit 145 mm WS gewählt.

Am Einlaßstutzen 20 muß der Druck des Erdgases aus Sicherheitsgründen um mindestens 100 mm WS größer sein als der Druck der in der Mischkammer 19 eintretenden Luft. Deshalb wurde dieser Druck mit 245mm WS gewählt.

Da im Brennraum 4 atmosphärischer Druck vorherrscht, kann am Abfluß 9 der Wert der nötigen Absaugung aus der Summe der Strömungswiderstandswerte eines nicht dargestellten Staubfilters sowie des Rohres 6 und des Wärmeaustauschers 11 errechnet werden. Dementsprechend wurde der Absaugungswert mit 155 mm WS ermittelt.

Beispiel 2:

Zur Erzeugung von Glasperlen der Kornfraktion 80-200 μ,η-ι wurde am Einlaß 12 der Luftdruck mit 180 mm WS, am Einlaßstutzen 20 der Erdgasdruck mit 280 mm WS, die Absaugung aber wie im Beispiel 1 mit 155 mm WS bemessen.

Beispiel 3:

Die erfindungsgemäße Einrichtung wurde zur Erzeugung von Glasperlen der Kornfraktion 200-300/xim mitfolgenden Parametern betrieben:

Der Druck der Luft wurde am Einlaß 12 mit 210 mm WS, der Erdgasdruck am Einlaßstutzen 20 mit 310 mm WS, die Absaugung aber mit 155 mm WS gewählt. Der wichtigste Vorzug der Erfindung besteht darin, daß sie auch bei brennbarem Gas von sehr niedriger Verbrennungsgeschwindigkeit, z. B. bei Erdgas, nahezu ohne Maßeinschränkung, die Bedingungen für eine zuverlässige Glasperlenerzeugung sichert, den spezifischen Energieverbrauch vermindert, sowie infolge der geschlossenen, wärmeisolierten Ausgestaltung der Apparatur für das Bedienungspersonal verbesserte Arbeitsbedingungen gewährleistet.

Weiterhin besitzt die Einrichtung ein geschlossenes System und ist deshalb gut regulierbar. Das langsame Vorwärmen und die nachfolgende schnelle Erhitzung der Glaskörner in der Flamme sind auch für die Erzeugung von hohlen Glasperlen sehr vorteilhalft.

Ob man mit der Einrichtung volle oder hohle Glaskugeln erzeugt, hängt in erster Linie von der chemischen Zusammensetzung des aufgegebenen Glasmahlgutes 2 sowie von dessen physikalischen und chemischen Eigenschaften, dem gelösten Gas- bzw. Wassergehalt, der Viskositätstemperatur, der Oberflächenspannungstemperatur usw. ab. Dies kann aber auch sekundär über die Betriebsparameter der Einrichtung beeinflußt werden, z. B. mit dem Luftüberschußfaktor durch Zustandebringen einer oxydierenden oder reduzierenden Flamme, mit der Ausströmungsgeschwindigkeit aus dem Brennraum 4, d. h. mit Regulierung der Aufenthaltszeit im Brennraum 4, ferner mit dem Regulieren der Flammentemperatur bzw. mit Vorwärmung des Grundmaterials in verschiedenem Ausmaße.

Schließlich sei noch bemerkt, daß man in der Flamme die Fortbewegungsgeschwindigkeit der Glaskörner mit der Austrittsgeschwindigkeit regulieren, d. h. daß die Höhe des vertikalen Hochsteigens der Glaskörner im Brennraum 4 von der

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Austrittsgeschwindigkeit bestimmt wird. Da man im Innern der Flamme die Temperatur als gleich betrachten kann, was in erster Linie des Flammenstabilisators 21 zu verdanken ist, durchfließen die GlaskörnerZonen von nahezu gleicher Temperatur. Außerdem aus Methan bestehenden Erdgas kann als Gas mit kleiner Brenngeschwindigkeit noch beispielsweise Propan-Butan-Gas in Frage kommen oder verschiedene, aus Kohle gewinnbare Gase, z. B. „SASOL", „SNG" usw.

Claims (7)

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   Erfindungsanspruch:

   1. Verfahren zum Fertigen von Glasperlen, bei welchem aus brennbarem Gas, sauerstoffhaltigem Gas und Glasmahlgut

   zu nächst ein Gemisch hergestellt, danach dieses über einen Brennerkopf in einen Brennraum eingeleitet wird, wobei sich die in die Flamme gelangenden Glasmahlgutkörner erwärmen und eine den Glasperlen angemessene Kugelgestalt annehmen, gekennzeichnet dadurch, daß das Glasmahlgut vor seiner Einleitung in eine Mischkammer mit dem Wärmestrahl des Brennerkopfes und dassauerstoffhaltige Gas mit der Wärme der aus dem Brennraum abgehenden Rauchgase vorgewärmt wird.
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß am Mundloch des Brennerkopfes mehrere kleine Flammenkerne und eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit erzeugt wird.
3. 3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß man in den Mischraum das sauerstoffhaltige Gas sowie das brennbare Gas mit reguliertem Druck, vorzugsweise mit einem Druck von 145 bis 210 mm WS bzw. 245-310 mm WS einläßt, im Brennraum aber eine regulierte Absaugung, vorteilhaft mit 155mm WS, anwendet.
4. 4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, die einen Brennerkopf, eine mit diesem verbundene Mischkammer sowie einen mit der Mischkammer in Verbindung stehenden Behälter zum Aufnehmen des Glasmahlgutes, ferner ein Rohr zum Leiten des sauerstoffhaltigen Gases und für das brennbare Gas einen Einlaßstutzen besitzt, wobei der Brennraum rings um und über dem Brennerkopf von einem Mantel umgrenzt ist und der obere Teil des Brennraumes mit einer Einheit zum Abtrennen der Glasperlen in Verbindung steht, gekennzeichnet dadurch, daß der den Brennraum (4) umgrenzende zylindrische Mantel (3) in unmittelbarem Umkreis des das Glasmahlgut (2) aufnehmenden Behälters (1), vorteilhaft in seinem Inneren angeordnet ist, ferner das Rohr (14), welches das sauerstoffhaltige Gas in die Mischkammer (19) gelangen läßt, mit einem, einem Wärmeaustauscher (11 (zugeordneten Rohr (6) verbunden ist, welches den Brennraum (4) mit einem Zyklon (7) zum Abbrennen der Glasperlen verbindet.
5. 5. Einrichtung nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß der Brennkopf (5) mit einem Flammenstabilisator (21) versehen ist.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 4 und 5, gekennzeichnet dadurch, daß der Flammenstabilisator (21) aus am Mundloch des Brennerkopfes (5) konzentrisch angeordneten, ringförmigen Platten (22) besteht, zwischen denen der freie Spaltquerschnitt wesentlich kleiner als das Mundloch des Brennerkopfes (5) ist.
7. 7. Einrichtung nach Punkt 4 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Mischkammer (19) einen am Ablaß (15) des Behälters (1) angeschlossenen, vorzugsweise mit einem Vibrations-Dosierer (16) verbundenen Aufgabetrichter (18) besitzt, an welchem in der Querrichtung ein Rohr (14) für das sauerstoffhaltige Gas und dem Aufgabentrichter (18) in entgegengesetzter Richtung ein Einlaßstutzen (20) für brennbares Gas angeschlossen ist, wobei der Einlaßstutzen (20) näher zum Brennerkopf (5) angebracht ist.