DE1433927C - Anlage zum Blähen von granuliertem Tonmaterial im heißen Gasstrom - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Blähen von granuliertem Tonmaterial im heißen Gasstrom mit einer Brennerkammer und einer darüber angeordneten Behandlungskammer.

Bei den üblichen Anlagen dieser Art fallen die zu blähenden Granalien in der Behandlungskammer entweder unter dem Einfluß der Schwerkraft gegen einen aufsteigenden Gasstrom hinunter oder sie werden in einer sogenannten Wirbelschicht, sei es frei, sei es über einen Rost, vom Gasstrom so lange getragen, bis der Blähvorgang beendet ist.

Ein in der frühen Blähtontechnik immer wiederkehrender Gedanke war der, man müsse die frischen zu blähenden Granalien schnell in die heiße Flammenzone bringen, um eine intensive Gasentwicklung, die das Blähen bewirkt, zu erzielen. Die intensive Gasentwicklung tritt zwar ein, führt aber zu einer Art Verpuffung der Granalien mit einer zerklüfteten Oberfläche, wenn nicht überhaupt ein Schmelzen des Tonmaterials eintritt. Man hat bald erkannt, daß ein Blähton dieser Art wegen seiner geringen Festigkeit für die Herstellung von Leichtbauelementen nicht gut geeignet ist und hat daher den Blähvorgang in eine Zone verlegt, in der die Granalien nicht mehr mit der heißen Flamme, sondern nur mit dem ausgebrannten Verbrennungsgas in Berührung kommen. Wird der Blähvorgang in dieser Weise durchgeführt, so erhält man kugelförmige geblähte Granalien mit einer harten glasartigen Außenhaut hoher Festigkeit.

Voraussetzung für alle derartigen mit einem heißen Gasstrom arbeitenden Verfahren ist, daß der Gasstrom den Querschnitt der Behandlungskammer mit im wesentlichen gleicher Druck- und Temperaturverteilung ausfüllt. Ist die gleichmäßige Druckverteilung nicht gegeben, so ist entweder die Fallgeschwindigkeit der Granalien in den einzelnen Zonen der Brennkammer und damit ihre Verweildauer, d. h. Blähdauer, unterschiedlich; ist die Temperaturverteilung unterschiedlich, so werden die Granalien unterschiedlich gebläht, ein Teil zu stark, ein Teil zuwenig. Beim Wirbelschichtverfahren läßt sich bei ungleicher Druckverteilung" die Wirbelschicht überhaupt nicht bilden, während ungleiche Temperaturverteilung zu einer lokalen Überhitzung oder Untererhitzung von Zonen der Wirbelschicht führt.

Es ist der Literatur zu entnehmen, daß der Bildung eines solchen Gasstromes schon seit langem Aufmerksamkeit geschenkt wird. Insbesondere gibt es dabei Vorschläge, die darauf hinauslaufen, die Wärmeentwicklung nicht einem einzigen entsprechend großen Brenner zu übertragen, sondern sie auf eine Mehrzahl von Brennern aufzuteilen, von denen dann jeder eine' entsprechend "geringereWärmemenge" mit kürzerer Flamme zu, entwickeln hat. Soweit .bei derartigen Brenneranordnungen die einzelnen Brenngasstrahlen vor der Behandlungskammer nicht zusammengefaßt werden, ist die Wärmeverteilung im Gasstrom ungünstig. Es ergeben sich zwangläufig Zonen hoher und niedrigerer Temperatur, was, wie bereits gesagt, ungünstig auf den Blähvorgang einwirkt. Aus der Literatur ist nur ein Vorschlag bekanntgeworden, der, wenn auch seine Darstellung nur schematisch ist, doch immerhin eine gewisse Verbesserung gegenüber anderen Vorschlägen bedeutet. Die Brenner werden nicht einzeln in die Brennkammer eingesetzt, sondern in Form eines Ringbrenners, dem am Übergang von der Brennerkammer in die Behandlungskammer eine Einschnürung nachgeschaltet ist. Die Gasstrahlen der einzelnen Brennerdüsen sind bis zur Einschnürung parallel gerichtet und werden in der Einschnürung zusammengefaßt. Hinter der Einschnürung erweitert sich dann der Brenngasstrom zu einem den Querschnitt der Behandlungskammer ausfüllenden Gasstrom. Eine vollständige Homogenität dieses Gasstromes ist zwar nicht erzielbar, da die Brennerstrahlen parallel bleiben, aber es tritt in der Einschnürung doch wenigstens eine gewisse, für die Behandlung des Gutes günstige Durchwirbelung. ein.

Den bekannten Anlagen gegenüber beruht die Anlage gemäß der Erfindung auf einem neuen Prinzip des Blähvorganges, nämlich einem Blähvorgang, bei dem das Behandlungsgas nicht als den Querschnitt der Behandlungskammer ausfüllender Gasstrom, sondern als im wesentlichen geschlossener Gasstrahl in die Behandlungskammer eintritt. Dieser Gasstrahl ruft eine senkrecht in sich zurücklaufende Zirkulationsbewegung der Granalien hervor, die vom Gasstrom erfaßt und von ihm mitgeführt werden, bis die Auftriebskraft des Strahles nicht mehr ausreicht, um die Granalien zu tragen. Diese treten aus dem Gasstrahl aus, fallen unter der Wirkung der Schwerkraft

as an der Wandung der Brennkammer zum Eintritt des Gasstrahles zurück, werden hier wieder erfaßt und mitgenommen. Diese Zirkulationsströmang wird so lange aufrechterhalten, bis die eingebrachte Charge der Tongranalien gebläht ist.

Die sich aus dieser Verfahrensweise ergebende Aufgabe besteht darin, einen geschlossenen, und zwar /homogenen Gasstrahl in die Behandlungskammer

einzuführen. '

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Brennerkammer mit einer Mehrzahl von unter einem Winkel zueinander stehenden Brennern versehen ist, deren Gasstrahlen sich in der Brennerkammer unter gegenseitiger Durchwirfeelung und vollkommener Verbrennung zum Behandlungsgas vereinigen, und daß die Brennerkammer am Übergang zur Behandlungskammer mit einer gegenüber dieser engen, ejektorartigen Einschnürung versehen ist, durch die das Behandlungsgas als axial gerichteter Gasstrahl in die Behandlungskammer aus-

tritt. ..··:■'.-.··-· ■

^: Es wirkt also eine Mehrzahl von Faktoren zusammen, um einen homogenen geschlossenen Gasstrahl zu erhalten. Zunächst ist es die Mehrzahl der Bren-U;ner:in *ier Brennerkamiheri' die bei vollkommener Verbrennung kurze Flammenlängen ergeben. Die Brenner sind gegeneinander gerichtet, so daß sich ihre Gasstrahlen durchwirbeln, und zwar noch in der

Brennerkammer, also nicht erst am Austritt. Am

; Übergang zur. Behandlungskammer ist die Brennerkammer mit einer ejektorartigen Einschnürung versehen. Das ist besonders wichtig. Denn in dieser Einschnürung wird das in der Brennerkammer gebildete Behandlungsgas zu einem Gasstrahl zusammengefaßt, der geschlossen axial gerichtet in die Be- handlungskammer austritt. Damit ist eine Brennerkammer geschaffen, die, wie die laufenden Betriebserfahrungen zeigen, die Erzeugung eines sehr hochwertigen Blähtones gewährleistet.
Sollten die Flammen der einzelnen Brenner im Hinblick auf die bauliche Ausgestaltung noch zu lang sein, so läßt sich eine weitere Verkürzung dadurch erreichen, daß jedem Brenner eine zusätzliche Luftdüse zugeordnet ist, deren Achse quer zur oder

gegen die Flammenachse gerichtet ist und infolgedessen einen quer zur oder gegen die Flamme gerichteten Luftstrom austreten läßt, der die Sekundärluft für die Verbrennung bildet und durch Erzeu-Wandbegrenzung einer ejektorartigen Einschnürung Ha, aus der das Behandlungsgas als geschlossener homogener Strahl axial gerichtet in die Behandlungskammer übertritt. Der Kasten 7 ist mit An

gung einer starken Turbulenz des Brennstoff-Luft- 5 schlußstutzen 13 für die Zuführung von Druckluft

Gemisches für eine augenblickliche Reaktion bzw. Verbrennung sorgt.

Besondere Vorteile sind erzielbar, wenn die Ringbrennkammer zumindest an ihrer Decke und an der

versehen. In den Kasten 7 ist eine Wand 14 eingebaut, so daß ein von den Wänden 11,12 und 14 begrenzter Zwischenraum 20 gebildet ist. Dieser steht über Bohrungen oder Rohrstücke 15 mit dem Raum Seite doppelwandig ausgebildet ist und durch den so io 16 im Kasten 7 in Verbindung. 18 ist eine Ringgebildeten Zwischenraum die Luft zu den Brennern kammer, die über öffnungen 19 mit dem Zwischen- und zu den Sekundärluftöffnungen geführt wird. raum 20 irr Verbindung steht. In die Kammer 18 Hierdurch wird erreicht, daß die Ausbildung dieser ragen Rohrstücke 21 hinein, welche die Brenner 9 Brennerkammerwandungen an Stelle von schwerem, umgeben. Es wird also Druckluft aus den Stutzen 13 kompliziertem Feuerfestmauerwerk aus hitzebestän- 15 über den Raum 16, die Rohrstücke 15, den Zwidigem Stahl vorgenommen werden kann, wobei die schenraum 20, die öffnungen 19, die Kammer 18 zugeführte Luft als Kühlluft eine Überhitzung des und die Rohrstücke 21 den Brennern 9 als Primär-Materials verhindert. luft zugeführt. Die auf diesem Weg strömende Luft

Die zur Kühlung herangezogene Luft nimmt die dient gleichzeitig zur intensiven Kühlung der den die Stahlwandungen durchdringende Wärme auf und «o hohen Temperaturen ausgesetzten Wände des Kaführt sie zur Flamme zurück; mit der Vorwärmung stens7, so daß diese aus wärmeelastischem Stahl herder Verbrennungsluft ist abermals ein in seiner In- gestellt werden können. Die aufgenommene Wäjme tensität gesteigerter Verbrennungsvorgang verbunden. wird dabei wieder in den Kreislauf zurückgeführt."
Ferner wird durch die vorwiegende Verwendung von Es war bereits gesagt, daß es besonders zweck-

Stahl als Brennerkammerwand die Brennerkammer as mäßig ist, quer oder gegen den Brennstrahl Luft in sehr wärmeelastisch, da die thermisch trägen Massen die Brennerkammer einzuführen. Die zu diesem im Gegensatz zu gemauerten Brennerkammern sehr Zweck dienenden Düsen sind mit 22 bezeichnet. Die gering sind. hier eintretende Luft bildet einerseits die Sekundär-

Die Erfindung sei an Hand des in den Zeichnun- luft für den Verbindungsvorgang und ruft anderergen dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Es 30 seits eine scharfe Turbulenz der Brenngasstrahlen

F i g. 1 schematisch einen Schnitt durch einen Brennofen mit der am Fuß angeordneten Ringbrennkammer, diese in Ansicht, und

Fig. 2 einen Schnitt durch den Unterteil des Brennofens und die Ringbrennkammer.

Die Form der Behandlungskammer ist für die Erfindung nicht von wesentlicher Bedeutung. Die dargestellte Form gilt deshalb nur als Beispiel. Es ist angenommen, daß die Behandlungskammer 1 die Form eines Zylindermantels aus feuerfestem Material hat, der sich in seinem Unterteil 2 konisch verengt. Das Gut wird durch einen Stutzen 3 oder deren mehrere zugeführt. Wie das Gut zugeführt wird, ob lediglich durch Schwerkraft (Schurre) oder mit Hilfe eines Förderers, beispielsweise einer Förderschnecke, ist für die Erfindung unerheblich; ebenso die Lage des Stutzens 3 am Mantel 1. Die Brennerkarnmer 4 schließt sich an den konischen Teil 2 an. 5 ist ein Abzugskanal für das fertige Gut, 6 ein Abzugskanal für das Behandlungsgas. Der Abzugskanal 5 ist durch einen Kegel 5 α abgeschlossen, der zur Entnahme des fertigbehandelten Gutes abgesenkt wird.

Die Brennerkammer 4 hat die Form eines Kastens 7 aus Stahl von rundem oder vieleckigem Querschnitt, dessen Boden durch eine Platte 8 aus feuerfestem Werkstoff gebildet ist. Auf dem Umfang der Brennerkammer 4 verteilt ist eine Anzahl von Brennern 9, die nur schematisch* dargestellt sind. Sie sind zweckmäßig an eine von einer Pumpe mit Brennstoff gespeiste Ringleitung angeschlossen und durch Ventile 10 einstellbar. Die Brenngase der Brenner 9 strömen in der Brennerkammer radial nach innen; durchwirbeln sich und werden an der als Leitfläche dienenden Kegelfläche 11 in Richtung auf die Achse der Behandlungskammer umgelenkt.

Die Kegelflächen 11 und 12 bilden die innere hervor.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Anlage zum Blähen von granuliertem Tonmaterial im heißen Gasstrom mit einer Brennerkammer und mit einer darüber angeordneten Behandlungskammer, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines homogenen, geschlossenen Gasstrahles die Brennerkammer (4) mit einer Mehrzahl von unter einem Winkel zueinander stehenden Brennern (9) versehen ist, deren Gasstrahlen sich in der Brennerkammer (4) unter gegenseitiger Durchwirbelung und vollkommener Verbrennung zum Behandlungsgas vereinigen, und daß die Brennerkammer (4) am Übergang zur Behandlungskammer (1) mit einer gegenüber letzterer engen, ejektorartigen Einschnürung (11 a) versehen ist, durch die das Behandlungsgas als axial gerichteter Gasstrahl in die Behandlungskammer (1) austritt.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verkürzung der Flammenlänge der Brenner eine entsprechende Anzahl von Sekundärluftöffnungen (22) mit quer zur oder gegen die Brennerachse gerichteter Achse in die Brennerkammerwand eingesetzt ist.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennerkammer mindestens an der Decke und an der Seite mehrwandig (11,12,14) ausgeführt ist und der Zwischenraum (20) zwischen den Wänden (11,12,14) zur Luftzuführung zu den Brennern (9) und den Sekundärluftöffnungen (22) dient.

4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Übergang von der Brennerkammer (4) zur Behandlungskammer (1) aufwärtsgerichtete Leitflächen (11) gebildet sind.

Hierzu 1 Blitt Zeichnungen