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Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der
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Korngröße von Blähton Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung
der Korngröße von Blähton, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
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Zur Herstellung von Blähton sind verschiedene Verfahren bekannt. Im
wesentlichen stimmen diese Verfahren dahingehend überein, daß der zu verarbeitende
nach entsp,rechender
Vorbereitung und gegebenenfalls nach Zugabe
von besonderen Blähmitteln pelletiert wird, daß also Blähtonkörner geschaffen werden
in der Größenordnung von etwa 10 oder 15 m Durchmesser. Diese Blähtonkörner werden
einem Trockner zugeführt, in dem die Blähtonkörner auf etwa 300° erhitzt werden.
Bei dieser Temperatur wird den Blähtonkörnern alles Wasser entzogen mit Ausnahme
des im BlähtOII gebundenen Kristallwassers. Die Trocknung kann dabei im Gleichstromverfahren
erfolgen, besser erscheint es jedoch, wenn die Trocknung im Gegenstromverfahren
durchgeführt wird.
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Anschließend werden die vorgetrockneten Blähtonkörner einem Brennofen
zugeführt, der in der Regel als Drehofen ausgebildet ist, wobei im Inneren des Drehofens
Mitnahmeelemente vorgesehen sind, die die Blähtonkörner jeweils anheben und wieder
herabfallen lassen. Der Brennofen wird von einer Brennerflamme erhitzt und unter
der Einwirkung der Hitze kommt es zum Blähvorgang und zwar offenbar dadurch, daß
das gebundene Kristallwasser aus den Blähtonkörnern durch die starke Erhitzung ausgetrieben
wird, bei welchem Vorgang der entstehende Wasserdampf die Körner aufbläht.
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Die zugegebenen Blähmittel haben eine ähnliche Wirkung bzw.
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unterstützen diesen Vorgang.
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Beim Blähvorgang entsteht auf der Außenfläche der Blähtonkörner unter
der Einwirkung der hohen Hitze zunächst eine plastische Schicht, die beim fertigen
Blähtonkorn nach der Abkühlung und Verfestigung dazu führt, daß die durch den Blähvorgang
entstandenen Poren im Inneren des Kornes durch die Außenschicht des Kornes abgedichtet
sind. Das fertige Blähtonkorn ist nicht oder nur sehr geringfügig saugfähig.
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Der fertige Blähton wird hauptsächlich als Zuschlagsstoff für Beton
verwendet, wobei der Blähton die Wirkung hat, daß bei vergleichsweise hoher Festigkeit
der fertige Beton ein
niedriges spezifisches Gewicht erhält. Darüber
hinaus sind diese Isolationseigenschaften des Blähtons im Beton verhältnismäßig
gut. Leichtbeton mit Blähton als Zuschlagsstoff hat günstige Wärme- und Schalldämmwerte.
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Bei der Herstellung von Blähton in der oben geschilderten Weise fallen
verschiedene Korngrößen an. Zur Erzeugung guter Eigenschaften eines Leichtbeton
ist es bekannt, daß die Korngrößen der Zuschlagstoffe in einem bestimmten Verhältnis
zueinander stehen müssen. Dies läßt sich an sich dadurch erreichen, daß der Blähton
nach der Herstellung gesiebt wird und daß die Zuschlagsstoffe aus den einzelnen
Korngrößen zusammengesetzt werden. Dabei ergibt sich nun aber, daß die Verteilung
der einzelnen Korngrößen sehr unregelmäßig und zufällig ist, wobei ein Übermaß an
größeren Körnern auffällt.
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Der angefallene Blähton kann daher so, wie er anfällt, nur zum Teil
als Zuschlagsstoff verarbeitet werden.
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Da in der Hegel größere Körner vermehrt anfallen, scheint sich der
Ausweg anzubieten, die größeren Körner einem Brechvorgang zu unterwerfen. Dieser
Weg ist aber nicht gangbar.
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Gebrochener Blähton hat eine ganz andere Eigenschaft, als der Blähton,
der aus dem Brennofen kommt. Die Poren sind durch den Brechvorgang äußerlich geöffnet
und das Material wird saugfähig. Bei einem Beton führt dies dazu, daß der Zuschlagsstoff
bei der Herstellung Zementleim aufsaugt, wodurch die notwendige Menge des Zementes
vergrößert wird.
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Darüber hinaus verschlechtern sich die Isolationseigenschaften und
auch das spezifische Gewicht nimmt zu.
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Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, ein Verfahren bzw eine
Vorrichtung vorzuschlagen, mit der es möglich ist, die Korngröße bei der Blähtonherstellung
zu steuern. Wenn es gelingt, bei der Herstellung die Korngröße zu beeinflussen also
beispielsweise nach Belieben den Anteil an kleiner, mittlerer oder größerer Korngröße
zu
steigern, bereitet es keine Schwierigkeiten, immer eine solche Verteilung der Korngröße
zu erhalten, daß der erzeugte Blähton ohne Verlust als Zuschlagsstoff verwendbar
ist, auch wenn es notwendig sein sollte, durch jeweilige Siebung bestimmte Zusammensetzungen
von Korngrößen anzustreben. Insgesamt wird es möglich, die optimale Menge an Zuschlagsstoffe
an Blähton für einen Leichtbeton zu verwenden, so daß die besten Werte bezüglich
der Schall- und Wärmeisolation erhalten werden können und auch hohe Pestigkeitswerte
bei kleinem Zementanteil erreicht werden.
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Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einem Verfahren
zur Steuerung der Korngröße von Blähton, wobei die vorgetrockneten Blähtonkörner
einem im Gleichstrom arbeitenden, von einem Brenner erhitzten Brennofen zugeführt
werden, in dem der Blähvorgang erfolgt.
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Zur Lösung der Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß zur Erzeugung
von verhältnismäßig großer Körnung die Blähtonkörner an der Flammenspitze eingebracht
werden, während zur Erzeugung verhältnismäßig feiner Körnung die Blähtonkörner in
den Bereich höherer Plammentemperaturen vor der Spitze eingebracht werden.
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Es ist gefunden worden, daß bei der Zugabe der vorgetrockneten Blähtonkörner
an der Flammenspitze die Blähtonkörner offenbar zunächst in einen Bereich vergleichsweise
mäßiger Temperatur eingebracht werden. Dadurch kommt der Blähvorgang verhältnismäßig
langsam in Gang. Die Hitze dringt zu einem Zeitpunkt in das Innere des Blähtonkorns
vor, zu dem die äußere Schicht des Blähtons offenbar noch nicht ausreichend verfestigt
ist. Zwar kann damit gerechnet werden, daß das Korn oder ein Teil des Kornes noch
unter der Einwirkung der Hitze in mehrere Teile zerfällt. Die Teilung wird jedoch
gering sein und schließlich wird ein Blähton mit einer verhältnismäßig großen Körnung
erreicht.
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Wenn dagegen das Blähtonkorn von vorneherein in den Bereich der höchsten
Temperatur eingegeben wird, die erst in einigem Abstand von der Flammenspitze erreicht
wird, verläuft der Blähvorgang in anderer Weise. Die hohe Temperatur führt sehr
rasch zu einer Sinterung bzw. Erhärtung der Oberfläche des Korns und zwar vergleichsweise
schneller, als die Erwärmung in das Innere des Korns vordringen und den Blähvorgang
auslösen kann. Der Blähvorgang führt dann anschließend zu einem Zerplatzen des Kornes
in kleine Teile, wobei dann ein Blähton mit verhältnismäßig feiner Körnung erhalten
wird.
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Zu ergänzen ist noch, daß selbstverständlich die vorstehende Schilderung
nur vereinfachend die Abläufe wiedergibt. Nach dem Zerplatzen des Kornes läuft in
der Regel der Blähvorgang weiter, es wird sich wieder eine Oberfläche bilden, die
zuerst plastisch ist und dann zusammensintert. Das Zerteilen des Kornes erfolgt
auch in der Regel nicht auf einmal, sondern man kann damit rechnen, daß je nach
der Art des Blähverlaufs eine mehrfache Teilung auftritt.
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Selbstverständlich wird bei der Erfindung auch nicht eine einzige
Korngröße mit bestimmten Abmessungen erreicht. Vielmehr ist es so, daß jeweils die
Maße des erhaltenen Materials einer bestimmten Korngröße zugerechnet werden kann,
wie weiter unten noch näher dargelegt werden wird.
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Die ricntige Stelle der Materialausgabe an der Plammenspitze zur Erzielung
einer bestimmten, hauptsächlichen Korngröße läßt sich empirisch leicht ermitteln.
In der Regel genügt ein Verändern der Abgabestelle um etwa 15 bis 30 cm bei sonst
üblichen Verhältnissen, um die Spannweite der durch die Erfindung möglichen Beeinflussung
der Korngröße zu erfassen. Die einzelnen Übergänge sind dabei in der Regel stufenlos.
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Wird der optimalste Abstand der Aufgabe des Materials vor der Flammenspitze
überschritten, gelangt man selbstverständlich in einen Bereich, in dem die Temperaturen
schon wieder abzusinken beginnen, so daß das feine Material nicht mehr erhalten
werden kann. Es nehmen dann die Nachteile wegen der unvollständigen Ausnützung des
Brennofens usw.
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zu. Wird dagegen das Material vor der Flammenspitze aufgegeben, besteht
die Gefahr, daß das eingeworfene Material unverbrannten Brennstoff mitnimmt, der
dann entweder nicht mehr vollständig verbrennt oder nicht in einen Bereich, der
dem Blähvorgang dienlich ist.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist
dadurch gekennzeichnet, daß am Eingabeende des Brennofens eine Zugabeeinrichtung
für die Blähtonkörner vorgesehen ist, deren Abwurfstelle für die Blähtonkörner in
Längsrichtung der Brennerflamme verstellbar ist.
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Die Abwurfstelle kann in verschiedener Weise beeinflußt werden. Beispielsweise
kann die Neigung der Abwurfeinrichtung verändert werden, so daß je nach der Neigung
die eine oder andere Stelle an der Flamme oder vor der Plamme erreicht wird.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß eine Rutsche
in der Längsrichtung der Brennerflamme verstellbar ist, so daß bei gleicher Abwurfart
unterschiedliche Stellen erreicht werden. Diese Verstellung kann dann auch in einem
Winkel zur Längsrichtung der Brennerflamme erfolgen.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Zufuhr der Blähtonkörner zur Zugabeeinrichtung,
insbesondere zur Rutsche über eine Schleuse erfolgt, um das Eindringen von Falschluft
in diesen Bereich, da sie die Temperaturverhältnisse in unkontrollierbarer Weise
verändern könnte, auszuschließen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht
einer Vorrichtung zur Herstellung von Blähton, bei der die Erfindung angewandt wird,
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung einer Einzelheit der Vorrichtung nach der Fig.
1 und Fig. 3 einen Schnitt durch die Darstellung der Fig. 2 entsprechend der Schnittlinie
III - III.
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In der Darstellung der Fig. 1 ist die Trocknungseinrichtung mit 5
und der Brennofen mit 6 bezeichnet. Hinter dem Brennofen 6 ist die Kühleinrichtung
7 angeordnet.
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In einer Pelletiereinrichtung, die in der Zeichnung nicht dargestellt
ist, werden die Blähtonkörner hergestellt und bei 8 in die Trocknungseinrichtung
5 eingebracht. Die Blähtonkörner wandern entlang des mit gestrichelten Linien angedeuteten
Weges 9 durch die Trocknungseinrichtung und treten dann in den Ubergangsteil 1o
ein, von dem sie bei 1 in das Eingabeende des Ofens 6 eingebracht werden.
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Am Ende des Ofens 6 gelangen die Blähtonkörner nach dem Blähvorgang
in die Kühleinrichtung 7.
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Die Kühlluft, die zur Kühlung in der Kühleinrichtung 7 benützt wird,
strömt in der Leitung 1i auf den mit punktierten Linien angedeuteten Weg 12 an das
Eingabeende des Brennofens 6 und dient dort als vorgewärmte Verbrennungsluft für
den Brenner. Die Abgase, die bei 13 aus dem Brennofen austreten, gelangen durch
die Leitung 14 in die Trocknungseinrichtung 5 und werden zur Vortrocknung der Blähtonkörner
benützt. Im Zyklonabscheider 15 wird die wieder weitgehend abgekühlte Trocknungsluft
von Staub befreit.
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Aus «er Darstellung der Fig. 1 ergibt sich, daß in der Trocknungseinrichtung
ein Gegenstromverfahren angewandt wird, während im Brennofen die Blähtonkörner im
Gleichstromverfahren erhitzt werden und zwar insbesondere schockartig, wie weiter
unten noch näher ausgeführt wird.
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Wie sich aus der Fig. 2 ergibt, die schematisch denjenigen Teil des
Brennofens 6 zeigt, der dem Eingabeende 1 zugeordnet ist, gelangen die Blähtonkörner,
die von der Trocknungseinrichtung 5 kommen, zunächst in eine Schleuse 4, die die
Körner der als Zugabeeinrichtung 2 dienenden Rutsche zuführt. Die Verstelleinrichtung
16 erlaubt es, das Abwurfende 17 der Rutsche 2 zu verstellen, so daß je nach der
Stellung der Rutsche 2 die Blähtonkörner entweder an der Spitze 18 der Flamme 3
abgeworfen werden oder in einer gewissen Entfernung von der Spitze, wie in der Zeichnung
mit strichpunktierten Linien angedeutet ist.
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Nach dem Abwurf der Blähtonkörner fallen diese durch die Flamme zunächst
auf die unten liegende Wandung 20 des Brennofens. Dieser ist als Drehofen ausgebildet
und die Drehofen achse 21 ist etwa 30 gegen die Horizontale geneigt, so daß im Drehofen
ein Gefälle vorhanden ist. Der Drehofen ist wie an sich bekannt, ausgemauert und
besitzt auf der Innenseite Mitnahmerippen 22, die bei der Rotationsbewegung des
Drehofens das Material immer wieder anheben und erneut herabfallen lassen. Es ist
klar, daß das Material dabei immer weiter vom Eingabeende weggeführt wird, bis es
am Abgabeende des Drehofens ausgeworfen wird und in die Kühleinrichtung gelangt.
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Die vorgetrockneten Blähtonkörner werden beispielsweise mit einer
Temperatur von etwa 3ovo0 in die Flamme eingebracht.
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Das Material erhitzt sich dabei schockartig auf etwa 11500, wobei
die Erhitzung umso rascher vor sich geht je näher das Material etwa beim Punkt 23,
der die Stelle höchster Temperatur
angibt, eingebracht wird.
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In praktischen Versuchen konnte folgendes ermittelt werden.
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Werden Blähtonkörner, sogenannte Pellets von etwa 10 mm Länge I)urchmesser
angewandt und werden diese an der Stelle 18 eingegeben, wird beim fertigen Blähton
eine Körnung im wesentlichen in der Größenordnung von 8 - 16 mm erhalten.
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Erfolgt die Eingabe etwa zwischen der Flammenspitze 18 und der heißesten
Stelle 23 werden aus dem gleichen Material Körnungen in der Größenordnung v.on 4
- 8 mm erhalten, während an der heißesten Stelle.23 im fertigen Blähton Körnungen
von o - 4 mm erhalten werden. Die angegebenen Körnungen machen etwa 70 des gewonnenen
Materials aus.
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Bei einem Drehrohrofen von 380 cm Durchmesser und der je nach Beschickung
mit etwa 1 - 9 Umdrehungen pro Minute umläuft beträgt der Abstand von der Flammenspitze
bis zu der Stelle zwischen den Punkten 18 und 23, die etwa die mittlere Körnung
ergibt, etwa 5 - 10 cm während der Abstand von dieser Stelle bis zur Stelle 23 etwa
10 - 15 cm beträgt.
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Es ist klar, daß die einer bestimmten Korngröße zugeordnete Abwurfstelle
leicht durch Versuch ermittelt werden kann.
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Je nach Temperatur der Flamme, dem Trocknungsgrad der zugeführten
Körner und ähnlichen Einflüssen können sich geringfügige Änderungen der richtigen
Stelle ergeben.
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Durch die Rotation des Brennofens und durch die Mitnahmerippen werden
die Blähtonkörner wiederholt in den Flammbereich gebracht. Nach und nach gelangen
sie dann gegen die Ofenmitte und dann zum Austrittende. Es wird bemerkt, daß die
beschriebenen Vorgänge des Aufplatzens der Körner zwar durch die schockartige Einwirkung
der Hitze beim Zusammentreffen mit der Flamme ausgelöst und eingeleitet werden,
daß
sich aber die einzelnen Vorgänge dann nach und nach über die
Länge des Brennofens ereignen.
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