DE2042896C - Verfahren und Einrichtung zum Blähen von Tongranalien in der Zirkulationsströmung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zum Blähen von Tongranalien in der Zirkulationsströtnung und eine Einrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens.

Das Verfahren zum Blähen von Tongranalien in der Zirkulationsströmuiig ist in der deutschen Auslegeschiift 1 199 176 beschrieben. Es ist das ein chargenweise durchgeführtes Verfahren und verläuft folgendermaßen. In eine Behandlungskammer wird heißes Behandlungsgas in Form eines Freistrahles eingeführt, dessen Querschnitt nur einen Bruchteil des Kammerqucrsehnittes beträgt. Etwa in der Zone des Übertritts des Freistrahles in die Behandlungskammer wird die Charge der zu blähenden Tongranalien in den heißen Gasstrom eingeführt. Sie werden von diesem mitgenommen, und zwar so hoch, bis dei mit der Kammerhöhe abnehmende Auftrieb des Gasstrahles nicht mehr ausreicht, um die Granalien zu tragen. Da mit abnehmendem Auftrieb auch eine gewisse Auflösung des zunächst im wesentlichen geschlossenen Gasstrahles verbunden ist, treten die Granalien aus dem Gasstrahl aus. Das Gas wird am Kammerkopf abgezogen, während die Granalien außerhalb des

ίο Strahles zu dessen Eintritt zurückfallen und von ihm wieder erfaßt werden. Sie führen diese Zirkulationsströmung so lange durch, bis die gesamte Charge gebläht ist, die hierauf ausgetragen wird.
Ehe auf die Erfindung eingegangen wird, muß erst

das in der USA.-Patentschrift 2 435 927 beschriebene Verfahren erläutert werden. Es handelt sich hier zwar nicht um das Blähen von Tongranalien, sondern um das Trocknen von Materialien, aber die Technik ist im Zusammenhang mit der Erfindung doch von einem

»ο gewissen Interesse.

Die Bchandlungskammer besteht aus einem schwach konischen Mantel mit einem stärker konischen Bodenteil. In das Bodenteil wird durch eine als Werfer bezeichnete Zentrifugalmaschine ein Strahl des Behandlur'gsgutes eingeworfen und außerdem ein heißer Gasstrahl eingeführt, der den Gutstrahl umhüllt, ihn jedoch nicht mitnimmt. Oberhalb des Bod jiiteiles wird dem Mantel tangential Warmgas, also Gas von geringerer Temperatur als der des Heißgases zu-

geführt, das aus einem der Behandlungskammer nachgeschalteten Abscheider entnommen wird. Die Behandlungskammer steht unter einem gewissen Unterdruck, der durch ein Sauggebläse erzeugt wird.

Behandlungsgut und"Heißgasstrahl strömen zu-

nächst als Zylinder parallel zueinander. Sie sind von einem Mantel von Warmgas umgeben, der wegen der tangentialen Einführung und des in der Kammer herrschenden Saugzuges eine Schraubenbewegung ausführt. Am Behandlungsvorgang nimmt dieses Warm-

gas zunächst noch nicht teil. Nach Durchlaufen einer gewissen Kammerlänge nimmt der Auftrieb von Behandlungsgut und Gas ab. Sie dispergieren. Hierbei tritt eine Mischung mit dem schraubenförmig bewegten Warmgas ein. Das Behandlungsgut wird auf sci-

nem weiteren Weg in einer Schraubenlinie bewegt, bis es am Kammerkopf abgesaugt wird. Das tritt jedoch nur bei den feinsten und trockensten Teilchen ein.

Die schweren Teilchen, die durch die Schraubenbewegung des jetzt gemischten Behandlungsgases

nicht mitgenommen werden, schwimmen entweder in der Mischzone, bis sie völlig getrocknet sind, oder sie fallen mit größerer oder kleinerer Geschwindigkeit durch den schraubenförmigen Gasfluß hindurch. Wenn sie hierbei trocken genug werden, so werden sie vom Gas wieder mitgenommen. Sind sie dagegen zu schwer, so fallen sie auf den Boden, werden hier ausgetragen und durch die Wurfeinrichtung wieder in die Bchandlungskammer eingeführt. Fs ist das ein Prozeß, bei dem Zufuhr und A'niv <ies Behandlungsgutes .stetig verlaufen.

Die Darstellung dieses Verfahrens mußte vorangestellt werden, um etwaigen irrtümlichen Vergleichen mit der Erfindung vorzubeugen.

Das Prinzip der Zirkulationsströmung hat nach seiner Konzeption in der praktischen Durchführung einige nicht unbeträchtliche Schwierigkeiten gebracht. Einwandfreie!: Blähen einer Charge setzt eine im wesentlichen homogene Tempcraturverteiliing über den

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Querschnitt des Freistrahles voraus. Hier entstand eine der Schwierigkeiten. Der Versuch, den Freistrahl durch einen einzigen, entsprechend großen Brenner zu erzeugen, führte nicht zum Ziel. Es gelang nicht, die erforderliche Temperaturhomogenität des Freistrahles mit der notwendigen Sicherheit zu erzeu-

^geAbhi!fe wurde dadurch geschaffen, daß unterhalb der Behandlungskammer eine Brennerkunmer mn einer Mehrzahl von Düsen eingesetzt wurde, deren to Brenngasstrahlen sich infoige von Durchwirbelung zu einem'homogenen Brenngas vereinigen, das durch eine Düse oder Blende ah Freistrahl in die Brennerkammer ,ingeleitet wird. Damit war das Problem der Inhomogenität der Temperaturverteilung gelöst.

Es kam aber eine andere Erscheinung hinzu. Ein Freistrah! ist kein Zylinder mit einer über oen Querschnitt gleichen Druckverteilung. Der Druck verteil. sich vielmehr über den Querschnitt nach einer etwa narahiMfiimiiPen Kurve mit dem größten Druck in der Mute und dim »,-ringsten Druck nach außen. Entsprechend dieser" Druckverteilung ist der Strahlauf-,rieb in der Mitte am grökten und am Außenumfang am geringsten. Da,- wlir,- an sich nicht schädlich, wenn diese Druckverteihing nicht eine störende mechanisehe Wirkung haue. Es werden „än.lich die Teichen die sichι inderStrahlmiue befinden.^alsd,es_?ch am Außenumfang netmunciieii ιi-ik-nen birstiiitunii;-.. Sie werden eewissermaßen aus dem Strahl herausgeschössen. Auch diese- Problem hat ein, Lösung gerunden, und zwar durch Einbauten an, übertritt des Stiahlcs üus der Br.-nnerkammcr in d.e Behandlungkamr,er, die den Fa-istrahl in einen kerr.losen Strahl anwandeln. Abe, diese im höchsten Temperatur^- biet Heuenden Einbauten sind schwierige Konstruk-,ionstcilc, die selbst bei guter Kühlung vom Behändlungseas angegriffen werden Die Verwendung von ,öchs, feuerfestem Werkstoff ist wirtschaftlich heorri/t. So kommt es. daß die Einbauten häufig Ausbesserungen und Auswechselungen erforderlich

entstand die Aufgabe, ein Verfahren und

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Es dürfte jetzt klar sein, warum der Darstellung der Erfindung die Behandlung der USA Patentschrift 2 435 927 vorangestellt wu.de. Auch bei dieser Anlage Nvird ein /cntraler Gasstrahl erzeugt. Auch bei ihr d eine SchraubcnV^cpung des ik-lr_!.idh.ngsp:.sc_S p.strem, aber diese Schrcubenbewcuung setz; nichi huieits i,nerhalb der BrL-nnerkammcr ,in. son.k·,,. erst in der Behandh,n;^kamn,er und crs= (loit. wo J.e Partikel aus den, Heißu,„s,: ahl austreten. Die Bnnnerkanm.er _tr,.,.ft einen r;.,sl,,I.Nt,ahl. ^ de,, Strahl des BehandhMWtes uugibt und d,r s,ch erst als« versucht sein an^hmen d_!tjj oulnung erneu Ora lstra..l or/u.ß. η heml, Gut enigegebcn ,,rd D .«,.st lall. Denn m der d J Jn ^ ^rJ|^hu sl.mmten D^ ;™ ^ <
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ist es aber erforderlich, daß der Behandlungsgasstrom den ganzen Kammerquerschnitt ausfüllt. Denn andernfalls würde ein Teil der Granalien am Gasstrom vorbei ungebläht auf den Boden der Brennerkammer fallen. Das, worauf es bei der Erfindung ankommt, nämlich Erzielung eines energiereichen Drallstrahles, der den Kammerquerschnitt nicht ausfüllt, läßt sich mit dieser Anordnung nicht erreichen. Nur wenn der Strahl in einer einbaufreien Brennerkammer erzeugt wird, kann man erreichen, daß er seine Drallbewegung in der Behandlungskammer mit hinreichender Drallenergie fortsetzt, und zwar in einer Strahlausbildung, daß die Granalien aus ihm austreten und außerhalb des Strahles zum Strahleintritt zurückfallen können.

Die Erfindung sei an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schematisch einen Längsschnitt durch eine Brennerkammer zur Erzeugung des Drallgasstrahles zur Darstellung der Zirkulalionsströmung im Drallstrahl,

Fig.2 einen Längsschnitt eines Ausführungsbeispieles,

F i g. 3 einen Querschnitt durch die Luftzuführung.

Es sei vorweg bemerkt, daß die dargestellte Brennerkammer nur ein Beispiel ist, das nicht für alle Fälle bindend ist. Es handelt sich hier um eine besonders hochwertige Brennerkammer.

Die Brennerkammer 1 ist von einem Mantel 2 umgeben, der aus den äußeren Wänden 3 und S und einer Zwischenwand 4 gebildet ist. Es entstehen auf diese Weise zwischen den Wänden 5 und 4 und den Wänden 4 und 3 zylindrische Hohlräume, die durch eine Umlenkung 6 miteinander in Verbindung stehen.

Die Brennerkammer 1 ist unten durch ein absenkbares Bodenteil 8 abgeschlossen, das einen Brenner 9 mit den Brennstoffdüsen 10 trägt. Die Düsen 10 sind so gerichtet, daß die aus ihnen austretende Brennstoffstrahlen in Richtung auf die Wand 3 zerstäubt werden. Die Luft tritt aus den öffnungen oder Schlitzen 11 tangential, und zwar, wie noch näher gezeigt wird, bei diesem Beispiel mit Drall aus.

Brennstoff und Luft mischen sich und bilden innerhalb der Brennerkammer 1 den Drallstrahl entsprechend der Anzahl der auf dem Umfang verteilten Luftauslässe 11. Nur einer von ihnen ist eingezeichnet. Am Übergang von der Brennerkammer 1 zum kolischen Teil 12 der Behandlungskammer, d. h. in der mit 13 bezeichneten Zone, ist ein energiereicher Drallgasstrahl gebildet.

Das Beispiel zeigt weiter, weshalb es so wesentlich ist, daß die Brennerkammer 1 einbaufrei ist. Jeder Einbauteil im Weg des sich bildenden Drallstrahles würde den Drall mindern oder ihn sogar beseitigen. Nur wenn sich die Drallbewegung innerhalb der Brennerkammer frei und ungestört ausbilden kann, ist sichergestellt, daß der Behandlungsgasstrom als Drailgasstiä'nl in die Behandlungskammer übertritt. Denn in dieser Zone treten die zu blähenden Granalien in den Gasstrom ein. Sie sind schematisch durch die Linie 14 angedeutet.

Es wurde bereits kurz darauf hingewiesen, daß es eine Besonderheit dieser Brennerkammer ist, daß die Luft bereits mit Drall in die Brennerkamme; 1 übertritt. Das wird durch folgende Ausbildung erreicht. Die Luft wird durch Rohre 15 zugeführt, die tangential in den Außenmantel 5 münden. Ob die Luft mit Überdruck zugeführt oder durch den Saugzug angesaugt wird, ist dabei unerheblich. Jedenfalls bildet sich in dem Raum zwischen den Wänden 5 und 4 keine reine Tangentialströmung, sondern eine schraubenförmige Bewegung aus. Mit dieser schraubenförmigen Bewegung steigt die Luft zwischen den Wänden 5 und 4 hoch und wird in der Zone 6 nach unten umgelenkt. Die schraubenförmige Bewegung bleibt erhalten und hält auch bei der anschließenden Al^-1 wärtsströmung zwischen den Wänden 4 und 3 an, so daß die Luft mit Drall in die Brennerkammer 1 eintritt. Um den Drall zu erhöhen, sind'bei diesem Beispiel vor den Öffnungen 11 noch Leitbleche 16 angesetzt.

as Der Drallstrahl wird also bei diesem Beispiel im wesentlichen ausschließlich durch die Drallwirkung der in die Brennerkammer 1 eingeführten Luft erzeugt. Man kann verständlicherweise auch die Achsen der Düsen iO im Sinne der Drallbewegung ausrichten, jedoch bedeutet das in diesem Beispiel lediglich eine Unterstützung der Drallbewegung der Luft.

Es sei ausdrücklich betont, daß das eine besonders zweckmäßige Ausführungsform, aber keine notwendige Ausführungsform ist. Der Vorteil liegt in der ausgezeichneten Kühlung der Wandungen der Brennerkammer 1, die hier aus Stahl hergestellt ist, also kein schweres keramisches Material für ihre Ausmauerung oder Auskleidung benötigt. Die in dem Raum zwischen den Wänden 5 und 4 mit Drall aufsteigende Luft nimmt Wärme auf, die aus der Brennerkammer durch Strahlung auf die Wand 4 übertragen wird. Die Außenwand 5 bleibt kühl; die aufgenommene Wärme ist nicht verloren, sondern wird in die Brennerkammei zurückgeführt.

Die thermisch am höchsten beanspruchte Wand isi die Wand 3. Da nun zwischen den Wänden 4 und 3 die Luft mit Drallströmung nach unten strömt, tritt eine intensive Kühlung der Wand 3 ein. Denn die Drallbe wegung läßt keine Grenzschichtbildung aufkommen

zu der es bei einfacher Abwärtsströmung in diesen Raum kommen würde.

Als weiterer Vorteil kommt hinzu, daß die Drallbe wegung nicht, wie sonst üblich, lediglich durch d« entsprechend gerichteten Auslässe 11 erzeugt wird

sondern daß sie bereits mit einer Drallbewegung zi den Auslässen 11 kommt. Die Drallintensität ist ent sprechend vergrößert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Blähen von Tongranalien, bei dem in eine Behandlungskammer mit einem sich verengenden Bodenteil eine Charge von zu blähenden Tongranalien eingegeben wird, die Granalien durch einen in einer Brennerkammer erzeugten aufsteigenden, den Kammerquerschnitt nicht ausfüllenden heißen Gasstrahl mitgenommen werden, aus dem Gasstrahl austreten und außerhalb des Gasstrahles unter der Wirkung der Schwerkraft entlang des zu verengenden Bodenteiles zum Gaseintritt zurückfallen und bei dem diese Zirkulationsströmung bis zum Fertigblähen aller Granalien der Charge aufrechterhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrahl innerhalb einer einbaufreien Brennerkammer (1) vor dem Übertritt in den sich verengenden Teil (12) der Behandlungskammer als axial strömender Drallgasstrahl erzeugt wird.

2. Verfuhren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft mit so großer Drallenergie zugeführt wird, daß die in den Drallstrahl gelangenden Granalien infolge der auf sie ausgeübten Zentrifugalkraft bereits im unteren Teil der Behandlungskammer aus dem Diallstrah! austreten (F ig. I).

3. Einrichtung zur Durchfühaing des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft in der Nähe des Bodens der Brennerkamme! durch Schlitze (11) tangential zugeführt wird und daß der Brennstoff durch eine zentrale Düsenanordnung (9, 10) um Boden der Brennerkammer in den Luftstrom hineinzerstäubt wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennerkammer (1) doppelwandig ausgebildet ist und die Luft zwischen den Wänden (3, 4, S) auf einem' schraubenförmigen Weg strömt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der doppelwandigc Mantel durch eine Zwischenwand (4) in zwei durch eine obere Überströmung (6) verbundene Kammern unterteilt ist, in deren erster (4, S) die Luft mit schraubenförmiger Bewegung aufwärts strömt und in deren zweiter (3, 4) mit schraubenförmiger Bewegung abwärts strömt und die Luft mit dieser schraubenförmigen Bewegung in die Brennerkammer (1) übertritt.