EP0092036A2 - Vorrichtung zum Erhitzen von elektrisch leitfähigen Schüttgütern - Google Patents

Vorrichtung zum Erhitzen von elektrisch leitfähigen Schüttgütern Download PDF

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EP0092036A2
EP0092036A2 EP83101537A EP83101537A EP0092036A2 EP 0092036 A2 EP0092036 A2 EP 0092036A2 EP 83101537 A EP83101537 A EP 83101537A EP 83101537 A EP83101537 A EP 83101537A EP 0092036 A2 EP0092036 A2 EP 0092036A2
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EP
European Patent Office
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electrodes
current
furnace chamber
end walls
furnace
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EP83101537A
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English (en)
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EP0092036A3 (en
EP0092036B1 (de
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Erwin Goldschmidt
Paul Eirich
Walter Eirich
Hubert Eirich
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Individual
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Publication of EP0092036A3 publication Critical patent/EP0092036A3/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/60—Heating arrangements wherein the heating current flows through granular powdered or fluid material, e.g. for salt-bath furnace, electrolytic heating

Definitions

  • the invention relates to a device for heating electrically conductive bulk goods by means of resistance heating with an inlet, an outlet and arranged in between, end and side walls forming an oven space and with electrodes attached to the end walls.
  • Electric furnaces are also known in which the current passes horizontally through carbon materials and is supplied by means of electrodes suspended from rollers, which are drawn out as the furnace fills upwards.
  • An attempt was hereby made to heat the entire furnace contents as evenly as possible, but with the construction mentioned last, considerable mechanical effort with cumbersome precautions for the power supply was given. However, the heat was not distributed satisfactorily because a rest period of approximately 12 hours after filling was considered necessary.
  • a continuous furnace with annular electrodes is also known, in which the current is passed through the coke through a single flow path. It can this means that a smaller furnace cross-section can be selected, but the filling is reduced with an excessive increase in the overall height, and continuous operation has not become established in practice because most of the processing machines do not work continuously but in batch mode. Intermediate buffers are extremely cumbersome and complex.
  • a resistance-heated furnace has therefore been provided to even out the heating, in the construction of which the transverse dimension of the current path decreases with increasing distance from the electrode, in order to thereby even out the current density over the entire furnace cross section.
  • the disadvantage here is a complicated container shape, which is not only very expensive to manufacture, but also complicates the use of modern, temperature-resistant and wear-resistant materials, which are only supplied in certain standard formats, without making any significant changes. In particular, subsequent processing using conventional technology is hardly possible.
  • the invention is therefore based on the object to improve a device of the type mentioned and bypassing the disadvantages of the furnace according to DE-PS 15 71 443 so that the bulk material can be heated uniformly and yet the geometric shape of the furnace chamber is as simple as possible , so that the use of commercially available materials is possible without special processing.
  • This object is achieved in that at least two pairs of electrodes attached to opposite end walls are provided in an electrically isolated manner.
  • several, galvanically separated circuits are available, which enable a uniform introduction and distribution of the current in the bulk material to be heated. That ever because the pair of electrodes can have the same or different electrical potential, so that the one current path of one pair of electrodes hardly has any influence on that of the other pair of electrodes.
  • the measures of the invention take into account the fact that the current conducted through the bulk material always has the tendency to take the path of least resistance, as has already been recognized and expressed in publications.
  • the overheating of the bulk material in some places, namely in the vicinity of current threads of lower resistance with inadequate heating of adjacent material areas, can be avoided much better by the equalization with the measures according to the invention than with the complicated furnace construction of the known, resistance-heated furnace.
  • There the side walls forming the furnace chamber would have to be arranged in such a way that the transverse dimension of the current path would be reduced with increasing distance from the electrode. This is the only way to improve the probability of a uniform current density over the entire cross section of the furnace.
  • the electrodes are attached to the most distant, preferably flat end walls of the furnace chamber, which is elongate in cross section.
  • the furnace space can be designed not only in the simplest geometrical shapes but also with the formation of long current paths. Nevertheless, the installation of the furnace in an overall system and the use of commercially available materials is cheap and low possible costs.
  • the electrodes can be made of graphite, metal or other suitable substances and, according to the invention, are expediently attached to one end wall one above the other and / or next to one another, the outlet preferably having two emptying openings with outlet cones which touch one another approximately below the center of the furnace space.
  • the device according to the invention is constructed in practice so that the end and side walls go up approximately vertically, so that the inlet is arranged at the top and the outlet at the bottom.
  • bulk material will usually form a cone after the furnace space has been filled, so that a larger cross-sectional area would be present in the middle of the furnace space with a flat outlet surface in the middle of the furnace space.
  • the electrodes are therefore arranged, for example, one above the other on one and correspondingly also on the opposite end wall.
  • the electrodes are jalous-shaped plates arranged one above the other and / or next to one another.
  • each electrode consists of a plate, which may be elongated in the horizontal direction, and the next electrode is arranged in a scale-like structure or as in the form of the individual leaves of a blind above or the next one underneath, whereby the actual distance from one electrode to the adjacent electrode also Advantage is increased.
  • the above-described cross flow of the current through several electrode plates is thereby prevented.
  • the current flowing from one electrode to the other is forced into the various current paths, even though, for example, the density of the bulk material is greater in the lower part of the furnace space and thus there is also better thermal conductivity of the bulk material in the lower region.
  • the Venetian blind arrangement of the electrode plates allows the full use of the available wall area for the electrodes and forces the current along separate current paths between the respective pairs of electrodes.
  • At least one electrode is provided with a current guide rail projecting into the furnace chamber. This preferably protrudes transversely out of the plate and thus into the bulk material at the end wall. It is particularly preferred to arrange such conductor rails in the upper region of the bulk material of lower density, loose filling and in particular in the presence of a pronounced cone of bulk.
  • the current flow can namely be forced in the desired direction by these conductor rails and distributed individually in the desired manner for each individual case.
  • the length, direction and size of the conductor rail naturally play an important role here, as will be explained below.
  • the length and / or the position of the conductor rails protruding from the electrode plates is adjustable. It is also advantageous if the angle at which the conductor rails protrude from the electrode plates can be adjusted. For example, the adjustment of the angle and also the length of the conductor rail depends on the bulk material in question. Before a device according to the invention is put into operation, temperature measurements in the bulk material can be used to set the optimum current distribution or routing of the current paths by appropriately setting the current guide rails.
  • the arrangement of the current guide rails possibly in conjunction with the louver-shaped arrangement of the electrode plates, further enables the simple geometric design of the container or the walls forming the furnace space. In this way, easy adaptation to often difficult installation conditions is possible. Furthermore, different sizes of the device with the same basic shape are possible due to more or less current carrying sections can be set up one above the other by arranging several electrodes.
  • each circuit has a three-phase thyristor control device for regulating the current and an isolating transformer for electrical isolation and voltage reduction.
  • the device according to the invention can be operated with direct current, alternating current or three-phase current.
  • a rectifier is also installed in each circuit, e.g. a three-phase rectifier.
  • the electrical energy introduced into the bulk material in the furnace space can be preset as a whole for each pair of electrodes and / or for all current paths.
  • the desired degree of heating can thus be advantageously selected by specifying the energy to be introduced (in kilowatt hours).
  • the energy to be introduced in kilowatt hours.
  • the respective path or the power supply of the device as a whole is switched off.
  • the energy input is measured, for example, by a three-phase meter with a contact device and zero reset.
  • an agitator and / or a spreading disc are provided in the furnace space and at the inlet of the device. Then also at. Presence of different grain sizes or insufficient homogenization of the bulk material to be heated may favor the introduction and distribution of the electrical current.
  • the use of a spreading disc over the inlet creates e.g. an extremely even loading of the furnace space without the formation of the pouring cone described above, so that the associated separations between coarse and fine grains are also eliminated.
  • the device according to the invention can be used directly as a weighing container.
  • the monitoring of the furnace weight can be used to control the flow rate and / or to control the power supply.
  • FIGS. 1a and 1b show the device for heating electrically conductive bulk material 1, the end walls 2, 3, the side walls 4, 5, the inlet 6 and the emptying openings 7, 8 with the outlet cones 9 being shown in connection with FIGS. 1a and 1b are shown.
  • the walls 2-5 forming the furnace chamber designated 10 have a steel skeleton with thermal insulation on the outside and insulating plates which are temperature-resistant on the inside towards the furnace chamber 10.
  • the covering with ceramic tiles 11 can also be seen.
  • FIGS. 1 and 1b show the arrangement of five pairs of electrode plates 12 and 13, respectively, which are mechanically and electrically completely separate from one another and arranged one above the other in the shape of a blind.
  • the upper three pairs of electrodes 12, 13 also have current-conducting rails 14 projecting into the furnace chamber 10, which batten 12 and 13 protrude approximately perpendicularly from the inclined electrodes p and 13 into the bulk material 1.
  • the plates are at an angle of 30 to 45 ° to the vertical, while the Stromleitschie NEN 14 protrude approximately vertically from the plates.
  • the upper conductor rail 14 facing the center 15 and thus the cone 16 is longer than the conductor rail arranged below it.
  • the two lowermost electrodes 12, 13 shown in FIG. 1 do not have conductor rails. In this embodiment it is ensured that the upper electrode plates 12, 13 provided with the conductor rails 14 are provided in a number divisible by three, so that here preferably
  • the electrical connections 17 are e Adjustt schematically q and located on supports 18 behind the electrode plates 12, 13 and allow the supply of the current or the connection to the jeweiliqe Spannunq the qe mulchn in Figure 1 electric INTR q s RST each upstream AC power controller 19 and Transformer 20.
  • FIG. 2 A device of the shape according to FIG. 1 is shown schematically in FIG. 2, and the special feature - also in connection with FIG. 2a - consists in the adjustability of the current guide rails 14 protruding from the electrode plates.
  • the conductor rails 14 protrude in different lengths approximately in the horizontal direction.
  • the conductor rail 14 protrudes furthest towards the center 15, while in the lowest plane C the distance between the two conductor rails 14 projecting into the bulk material 1 is greatest.
  • the outermost end protrudes farthest backward in this plane C.
  • dashed lines Lines are shown that in all three levels A, B and C, the current guide rails 14 can project equally far towards the center 15 of the furnace chamber 10, depending on the desired position.
  • the connecting lines R are again . S and T shown, which lead to the individual electrodes, not shown, and thus also to the conductor rails 14.
  • S and T shown, which lead to the individual electrodes, not shown, and thus also to the conductor rails 14.
  • FIG. 2a one looks into the furnace chamber 10 from above and therefore sees within the walls 2 - 5 only the upper conductor rails 14 with the spacing of the front ends thereof which is predetermined and which should be the same in this plane A, the uppermost plane.
  • Dashed lines show the level B and the dashed lines shown in each case in the dashed lines shown on the outside.
  • the conductor rails 14 correspondingly protrude inward or outward from the furnace space 10 accordingly.
  • the conductor rails protrude according to levels B and C, it being assumed here that in each level A, B and C, three conductor rails, for level A, for example A1, A2 and A3, are provided.
  • FIG. 3 again shows a container shape similar to that of FIGS. 1 and 2, and the electrodes 12, 13 are shown schematically as plates.
  • the emptying openings 7 and 8 vibrating channels 23 are provided as discharge devices in this embodiment, so that after heating the bulk material after leaving the emptying openings 7, 8 falls on a conveyor 25 according to arrows 24.
  • the quantity of the bulk material conveyed per unit of time can be scanned by the conveyor belt scale 26 and fed to a controller 28 via line 27.
  • the flow rate of the vibrating troughs 23 via the controller 28 - according to the arrow 24 conveyed bulk material or the heat output of the current regulators are regulated 42 - or generally the Austragge - boards.
  • the heating output can be increased until the limit or maximum output is reached can also be regulated proportionally to the throughput.
  • D urcn the electrical line 30, a control signal is passed to the current regulator 42; how the control commands are passed to the vibrating channels 23 via line 29.
  • FIG. 4 shows another form of the furnace space 10, in which the amount of electricity can be adapted to the respective amount of material in the relevant plane.
  • the specified percentages from 10% from bottom to 40% represent the distribution of the current flow e.g. from the right-hand electrodes 13 to the left-hand electrodes 12. This distribution should also correspond to the volume of the material 1 arranged in between in the respective layer or plane, a special current path being provided for each plane in the manner described above.
  • FIG. 5 shows a further different embodiment of a container, in which the electrode plates 12 are only indicated schematically at the edge.
  • This two-cone or double pyramid shape of the furnace chamber 10 here serves to avoid dead space due to the pouring cone, which is largely reduced here.
  • a complete avoidance of a pouring cone is achieved with the embodiment according to FIG. 6, in which a spreading disc 31 is driven by a motor 32 and is arranged with the furnace space 10 approximately in the area of the inlet 6, so that the bulk material falling from the conveyor 33 to the left according to arrow 34 through the spreading plate 31 passes through approximately according to the arrows 35 and then causes the furnace chamber 10 to be filled without a pouring cone.
  • the container according to FIG. 6 has only a single emptying opening at the bottom, and the bulk material can be removed after heating, for example with the removal belt 36 according to FIG. 6.
  • FIG. 7 shows a container shape similar to FIG. 1, but with a support of the entire device Pressure transducers 37 is provided such that such an oven can be used directly as a scale.
  • monitoring the furnace weight can be used to control the flow rate and / or to control the power supply.
  • the pressure load cells 37 from which the signals can be sent to the balance 38, can be seen in FIG. From there, there is a signal via line a 1 for changing the quantity of material that is fed in, ie for controlling the throughput quantity. Additionally or alternatively, a control signal can go via line b 1 to the electric generator 39, which controls the power supply via lines 40 (phases RST). Furthermore, a control signal can be passed through line c 1 to the discharge device 41, so that the discharge quantity can be controlled here.
  • the device according to the invention can further be characterized in that a continuously controllable discharge device is provided, the output of which can be adjusted to the pre-adjustable heating output.
  • the device can be characterized in that a control device for the heating power, which is applied by a heating device, or for the electrical energy introduced, can be tuned to the setting of the controllable discharge device.
  • a continuously controllable discharge device and a control device for the introduced electrical energy can be provided in the device according to the invention, the discharge and control devices being mutually coordinated.
  • the continuously controllable discharge device or the regulating device for the electrical energy introduced.
  • the throughput or discharge rate that the entire discharged material has the desired temperature.

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Abstract

Beschrieben ist eine Vorrichtung zum Erhitzen von elektrisch leitfähigen Schüttgütern mittels Widerstandsheizung mit einem Einlauf, einem Auslauf und dazwischen angeordneten, einen Ofenraum bildenden Stirn- und Seitenwänden und mit an den Stirnwänden angebrachten Elektroden. Um eine solche Vorrichtung dahingehend zu verbessern, daß das Schüttgut gleichmäßig erwärmt werden kann und dennoch die geometrische Form des Ofenraumes möglichst einfach ist, so daß der Einsatz handelsüblicher Werkstoffe ohne besondere Bearbeitungen möglich ist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß wenigstens zwei Paare von an gegenüberliegenden Stirnwänden (2, 3) befestigten Elektroden (12, 13) galvanisch voneinander getrennt vorgesehen sind. Damit werden Stromdurchbrüche mit den nachteiligen Folgen vermieden, und die Strombahnen können beeinflußt und gesteuert werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erhitzen von elektrisch leitfähigen Schüttgütern mittels Widerstandsheizung mit einem Einlaß, einem Auslaß und dazwischen angeordneten, einen Ofenraum bildenden Stirn- und Seitenwänden und mit an den Stirnwänden angebrachten Elektroden.
  • Es ist bekannt, kohlenstoffhaltige Rohstoffe bei der Herstellung von Elektrodenmas.sen für die Elektroden der elektrischen Schmelzöfen oder die Elektrolytmasse bei der schmelzelektrolytischen Aluminiumerzeugung zu erwärmen. Insbesondere zur Herstellung von hochwertigen Briketts wird bekanntlich das Ausgangsmaterial, wie Koks, Ruß, Kohle,innig vermischt, sodann mit einem thermoplastischen Bindemittel, insbesondere Pech, versehen und anschließend gepreßt. Dabei ist es zur hinreichenden Füllung der Preßformen zweckmäßig, das Schüttgut zuvor anzuwärmen, und hierfür werden widerstandsbeheizte Vorrichtungen der vorstehend genannten Art benutzt.
  • Es sind ferner elektrische öfen bekannt, bei denen der Strom horizontal durch Kohlenstoffmaterialien hindurchgeht und mittels über Rollen abgehängter Elektroden zugeführt wird, die mit fortschreitender Füllung des Ofens nach oben herausgezogen werden. Man versuchte hiermit, den gesamten Ofeninhalt möglichst gleichmäßig aufzuheizen, hat aber mit dem zuletzt erwähnten Aufbau einen erheblichen mechanischen Aufwand mit umständlichen Vorkehrungen für die Stromzuführung-vorgeseben. Die Wärme war dennoch nicht zufriedenstellend verteilt, weil eine Ruheperiode nach dem Befüllen von etwa 12 Stunden für notwendig erachtet wurde.
  • Bekannt ist auch ein kontinuierlicher Ofen mit ringförmigen Elektroden, bei welchem der Strom durch eine einzige Strombahn durch den Koks hindurchgeleitet wird. Zwar kann hierdurch ein kleinerer Ofenquerschnitt gewählt werden, die Füllung verringert sich hierbei jedoch unter übermäßiger Vergrößerung der Bauhöhe, und der kontinuierliche Betrieb hat sich in der Praxis auch insofern nicht durchgesetzt, weil die meisten Aufbereitungsmaschinen nicht kontinuierlich sondern im Chargenbetrieb arbeiten. Zwischengeschaltete Puffer sind aber außerordnetlich umständlich und aufwendig.
  • Gemäß der DE-PS 15 71 443 hat man daher zur Vergleichmäßigung der Erwärmung einen widerstandsbeheizten Ofen vorgesehen, bei dessen Konstruktion das Quermaß der Strombahn mit zunehmendem Abstand von der Elektrode abnimmt, um hierdurch die Stromdichte über dem ganzen Ofenquerschnitt zu vergleichmäßigen. Mit Nachteil ergibt sich hier aber eine komplizierte Behälterform, die nicht nur sehr teuer herzustellen ist, sondern auch den Einsatz moderner, temperaturbeständiger und verschleißfester Werkstoffe erschwert, die nur in bestimmten Standardformaten geliefert werden, ohne wesentliche Veränderungen vorzusehen. Insbesondere ist eine nachträgliche Bearbeitung mit herkömmlicher Technik kaum möglich.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,eine Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art sowie unter Umgehung der Nachteile des Ofens nach der DE-PS 15 71 443 so zu verbessern, daß das Schüttgut gleichmäßig erwärmt werden kann und dennoch die geometrische Form des Ofenraumes möglichst einfach ist, so daß der Einsatz handelsüblicher Werkstoffe ohne besondere Bearbeitungen möglich ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens zwei Paare von an gegenüberliegenden Stirnwänden befestigten Elektroden galvanisch voneinander getrennt vorgesehen sind. Auf diese Weise hat man mehrere, galvanisch voneinander getrennte Stromkreise zur Verfügung, welche eine gleichmäßige Einleitung und Verteilung des Stromes in dem zu erwärmenden Schüttgut ermöglichen. Das jeweilige Elektrodenpaar kann unter gleichem oder verschiedenem elektrischem Potential stehen, so daß die eine Strombahn des einen Elektrodenpaares schwerlich einen Einfluß auf die des anderen Elektrodenpaares hat. Das gleiche gilt auch bei der Verwendung einer Vielzahl von Elektrodenpaaren. Aber nicht nur eine gleichmäßige Erwärmung des Schüttgutes wird auf diese Weise erzielt, sondern auch die Stromdurchbrüche und die damit verbundene Bildung von Kanälen mit erhöhter Materialtemperatur wird in vorteilhafter Weise verhindert. Die Maßnahmen der Erfindung berücksichtigen die Tatsache, daß der durch das Schüttgut geleitete Strom stets die Tendenz hat, jeweils den Weg des geringsten Widerstandes zu gehen, wie auch in Veröffentlichungen bereits erkannt und geäußert ist. Das Überhitzen des Schüttgutes an einigen Stellen, nämlich in der Nähe von Stromfäden geringeren Widerstandes bei unzureichender Erwärmung danebenliegender Materialbereiche kann durch die Vergleichmäßigung mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen wesentlich besser vermieden werden als bei der komplizierten Ofenkonstruktion des bekannten, widerstandsbeheizten Ofens. Dort müßten die den Ofenraum bildenden Seitenwände so angeordnet werden, daß mit zunehmendem Abstand von der Elektrode das Quermaß der Strombahn verkleinert würde. Nur hierdurch wird die Wahrscheinlichkeit einer gleichmäßigen Stromdichte über den ganzen Ofenquerschnitt verbessert. Es ist aber ersichtlich einfacher, durch die Anordnung von Elektroden an den Stirnwänden des Ofenraumes die Stromdichte zu beeinflussen, während man von den Seitenwänden und den die Elektroden halternden Stirnwänden in der Gestaltung und geometrischen Form unabhängig bleibt.
  • Bei zweckmäßiger weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Elektroden an den am weitesten voneinander entfernten, vorzugsweise ebenen Stirnwänden des im Querschnitt länglichen Ofenraumes angebracht. Dadurch kann der Ofenraum nicht nur in einfachsten geometrischen Formen sondern auch unter Bildung langer Strombahnen ausgeführt werden. Dennoch ist der Einbau des Ofens in eine Gesamtanlage und die Verwendung von handelsüblichen Werkstoffen günstig und mit niedrigen Kosten möglich.
  • Die Elektroden können aus Graphit, Metall oder anderen geeigneten Stoffen bestehen und sind erfindungsgemäß zweckmäßig an einerstirnwand getrennt über- und/oder nebeneinander angebracht, wobei der Auslauf vorzugsweise zwei Entleerungsöffnungen mit Auslaufkegeln aufweist, die einander etwa unter der Mitte des Ofenraumes berühren. Im Allgemeinen ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung in der Praxis so aufgebaut, daß die Stirn- und Seitenwände etwa vertikal hochgehen ., so daß der Einlauf oben und der Auslauf unten angeordnet sind. In.diesem Falle wird Schüttgut nach dem Befüllen des Ofenraumes zumeist einen Schüttkegel bilden, so daß bei ebener Auslauffläche in der Mitte des Ofenraumes zwischen den einander gegenüberliegenden Elektrodenpaaren eine größere Querschnittsfläche vorhanden wäre. Ordnet man nach den vorstehend erwähnten Maßnahmen der Erfindung zwei Entleerungsöffnungen mit Auslaufkegeln in der beschriebenen Weise nebeneinander an, dann wird die durch den erwähnten Einschüttkegel bedingte Querschnittsvergrößerung in der Ofenfüllung in der Mitte des Ofenraumes kompensiert, und in vorteilhafter Weise bleibt die Stromdichte im gesamten Behälter für die von der einen zur gegenüberliegenden Elektrode fließende Strombahn wiederum gleich.
  • Die Elektroden befinden sich gemäß der Erfindung also beispielsweise übereinander angeordnet an einer und entsprechend auch an der gegenüberliegenden Stirnwand. Um zu verneiden, daß auch in schwierigen Fällen der Strom statt direkt in das Heizgut zu fließen erst durch andere benachbarte Elektroden fließt, ist es erfindungsgemäß zweckmäßig, wenn die Elektroden jalousieförmig über- und/oder nebeneinander angeordnete Platten sind. Zweckmäßigerweise besteht jede Elektrode aus einer gegebenenfalls in horizontaler Richtung länglichen Platte, und die nächste Elektrode ist in schuppenförmigem Aufbau oder wie in Gestalt der einzelnen Blätter einer Jalousie darüber bzw. die nächste darunter angeordnet, wodurch der eigentliche Abstand von einer Elektrode zu der danebenliegenden Elektrode mit Vorteil vergrößert wird. Damit wird aber der vorstehend erläuterte Querfluß des Stromes durch mehrere Elektrodenplatten verhindert. Auf diese Weise wird also der von einer Elektrode zur jeweils anderen fließende Strom in die verschiedenen Strombahnen gezwungen, wenngleich beispielsweise im unteren Teil des Ofenraumes die Dichte des Schüttgutes größer ist und damit auch eine bessere Wärmeleitfähigkeit des Schüttgutes im unteren Bereich vorliegt. Die jalousieförmige Anordnung der Elektrodenplatten erlaubt die volle Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Wandfläche für die Elektroden und zwingt den Strom entlang getrennter Strombahnen zwischen den jeweiligen Elektrodenpaaren.
  • Um die Gleichmäßigkeit des Stromflusses auch bei ungünstigen Verhältnissen, z. B. durch unterschiedliche Befüllung des Behälters, unterschiedliche Dichte des Schüttgutes, Kornverteilung desselben usw., sicherzustellen, ist es erfindungsgemäß besonders vorteilhaft, wenn mindestens eine Elektrode mit einer in den Ofenraum ragenden Stromleitschiene versehen ist. Diese ragt vorzugsweise quer aus der Platte und damit an der Stirnwand heraus in das Schüttgut hinein. Besonders bevorzugt ist die Anordnung derartiger Stromleitschienen im oberen Bereich des Schüttgutes geringerer Dichte, lockerer Aufschüttung und insbesondere bei Vorhandensein eines ausgeprägten Schüttkegels. Den Stromfluß kann man nämlich durch diese Stromleitschienen in der gewünschten Richtung zwingen und für jeden Einzelfall individuell in gewünschter Weise verteilen. Dabei spielen selbstverständlich Länge, Richtung und Größe der Stromleitschiene eine wesentliche Rolle, wie noch erläutert wird.
  • Deshalb ist es vorteilhaft, wenn bei weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Länge und/oder die Stellung der von den Elektrodenplatten herausstehenden Stromleitschienen verstellbar ist. Günstig ist es auch, wenn man den Winkel, unter welchem die Stromleitschienen von den Elektrodenplatten abstehen, verstellen kann. Beispielsweise hängt die Verstellung des Winkels und auch der Länge der Stromleitschiene von dem jeweiligen Schüttgut ab. Vor Inbetriebnahme einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann mit Temperaturmessungen im Schüttgut die optimale Stromverteilung bzw. Führung der Strombahnen durch entsprechende Einstellung der Stromleitschienen eingestellt werden.
  • Durch die Anordnung und Verstellung von Richtung und Länge dieser Stromleitschienen ist es erfindungsgemäß in sehr einfacher Weise möglich, den Stromfluß im Ofenraum nach oben in den Einschüttkegel und auch in die Schichten des Schüttgutes mit geringerer Dichte hineinzuführen. Die Anbringung und Ausführung dieser Stromleitschienen ist damit so gestaltet, daß ein Verstellen nach individuellen Bedürfnissen bei der Inbetriebnahme durchgeführt werden kann.
  • Die Anordnung der Stromleitschienen, gegebenenfalls in Verbindung mit der jalousieförmigen Anordnung der Elektrodenplatten,ermöglicht weiterhin die einfache geometrische Gestaltung des Behälters bzw. der den Ofenraum bildenden Wände. Auf diese Weise ist eine leichte Anpassung an häufig schwierige Einbauverhältnisse möglich. Weiterhin sind verschiedene Größen der Vorrichtung mit der gleichen Grundform durch mehr oder weniger Stromführungssektionen möglich, die durch Anordnung mehrerer Elektroden in der Höhe übereinander eingerichtet werden können.
  • Bei dem oben erwähnten Einsatz von zwei Entleerungsöffnungen mit Auslaufkegeln kann man beispielsweise eine rechteckige oder quadratische Form an Stelle eines runden Kegels für die Auslaufpyramidenstümpfe vorsehen, so daß eine Auskleidung mit hochtemperaturbeständigen Platten, die auch gleichzeitig besonders verschleißfest sind, vorsehen, wobei insbesondere an die in der Technik derzeit schon übliche Aluminiumoxidkeramik gedacht ist. Dieses außerordentlich verschleißbeständige und temperaturunempfindliche Material wird nur in bestimmten Normformaten geliefert und kann durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen bei jeder Art Vorrichtung eingesetzt werden, ohne daß eine nachträgliche Bearbeitung erforderlich ist.
  • Es versteht sich, daß die Stromstärke einstellbar und automatisch regelbar ist. Es ist dabei zweckmäßig, wenn jeder Stromkreis ein Drehstrom-Thyristor-Regelgerät zur Regelung der Stromstärke und einen Trenntransformator aufweist für die galvanische Trennung und Spannungsreduzierung. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann mit Gleichstrom, Wechselstrom oder Drehstrom betrieben werden. Bei der Verwendung von Gleichstrom ist in jedem Stromkreis zusätzlich noch ein Gleichrichter eingebaut, z.B. ein Drehstrom-Gleichrichter.
  • Zweckmäßig ist es gemäß der Erfindung ferner, wenn die in das Schüttgut im Ofenraum eingeleitete elektrische Energie für jedes Paar von Elektroden und/oder für alle Strombahnen insgesamt voreinstellbar ist. Der gewünschte Aufheizungsgrad kann damit in vorteilhafter Weise durch die Vorgabe der einzuleitenden Energie (in Kilowattstunden) vorgewählt werden. Es besteht die Möglichkeit einer getrennten Energievorgabe für jede einzelne Strombahn oder auch eines Gesamtenergiewertes für alle Strombahnen zusammen. Sobald die gewünschte Strommenge pro Bahn im einen Fall und/oder pro Vorrichtung insgesamt im anderen Fall, eingeleitet ist, wird die jeweilige Bahn bzw. die Stromzufuhr der Vorrichtung insgesamt abgeschaltet. Die Messung der eingeleiteten Energie erfolgt beispielsweise durch einen Drehstromzähler mit Kontakteinrichtung und Null-Rückstellung.
  • Es kann ferner zweckmäßig sein, wenn erfindungsgemäß in dem Ofenraum ein Rührwerk und/oder am Einlauf der Vorrichtung ein Streuteller vorgesehen sind. Dann kann auch bei. Vorhandensein verschiedener Körnungen oder unzureichender Homogenisierung des zu erwärmenden Schüttgutes die Einleitung und Verteilung des elektrischen Stromes begünstigt werden. Der Einsatz eines Streutellers über dem Einlauf schafft z.B. eine äußerst gleichmäßige Beschickung des Ofenraumes ohne Entstehung des oben beschriebenen Einschüttkegels, so daß damit auch die in diesem Zusammenhang stehenden Separierungen zwischen Grob- und Feinkörnern entfallen.
  • Wenn man bei weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorsieht, daß die den.Ofenraum bildenden Wände eben und auf Wiegeeinrichtunaen aufgesetzt und gelaaert sind, kann man die Vorrichtung gemäß der Erfindung direkt als Wiegebehälter benutzen. Bei kontinuierlichem Betrieb kann die Überwachung des Ofengewichtes zur Steuerung der Durchlaufmenge und/oder zur Steuerung der Stromzufuhr benutzt werden.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:
    • Figur 1 die Vorrichtung zum Erhitzen im Querschnitt,
    • Figur 1a eine Draufsicht auf die Vorrichtung der Figur 1, die insofern eine Schnittansicht entlang der Linie A-B der Figur 1a darstellt,
    • Figur 1b eine andere Querschnittsansicht der Vorrichtung nach Figur 1, und zwar entlang der Linie C-D in Figur 1a,
    • Figur 2 schematisch eine ähnliche Bauform, bei welcher verstellbare Stromleitschienen mit unterschiedlicher Eintauchtiefe von der Seite gezeigt sind,
    • Figur 2a die Ansicht in die Vorrichtung der Figur 2 von oben,
    • Figur 3 wiederum schematisch die Vorrichtung ähnlicher Baugestalt, bei welcher am Auslauf Austragsgeräte und Regeleinrichtungen vorgesehen sind,
    • Figur 4 eine weitere andere Gestaltung des Ofenraumes unter schematischer Darstellung der Vorrichtung,
    • Figur 5 eine wiederum andere Modifikation der schematisch in ihren Umrissen dargestellten Vorrichtung,
    • Figur 6 eine weitere andere Ausgestaltung der Vorrichtung mit am Einlauf vorgesehenem Streuteller und mit Austragseinrichtungen und
    • Figur 7 eine ähnlich aufgebaute Vorrichtung wie nach Figur 1, wobei jedoch die Lagerung der Vorrichtung auf einer Wiegeeinrichtung vorgesehen ist, mit Regeleinrichtungen.
  • [n Figur 1 ist die Vorrichtung zur Erhitzung von elektrisch Leitfähigem Schüttgut 1 gezeigt, wobei in Verbindung mit den Figuren 1a und 1b die Stirnwände 2, 3, die Seitenwände 4, 5, der Einlaß 6 und die Entleerungsöffnungen 7, 8 mit den Auslaufkeqeln 9 gezeiqt sind. Es versteht sich, daß die den mit 10 bezeichneten Ofenraum bildenden Wände 2-5 außen ein Stahlskelett mit Wärmeisolierung und zum Ofenraum 10 hin innen temperaturbeständige Isolierplatten aufweisen. Im Bereich der Auslaufkegel 9 erkennt man außerdem die Belegung mit keramischen Kacheln 11.
  • Aus den Figuren 1 und 1b erkennt man die Anordnung von fünf Paaren von Elektrodenplatten 12 bzw. 13, die mechanisch und elektrisch vollständig separat voneinander und jalousieförmig übereinander angeordnet sind. Die oberen drei Paare von Elektroden 12, 13 weisen außerdem in den Ofenraum 10 ragende Stromleitschienen 14 auf, die etwa senkrecht von den schräggeneigten Elektrodenplatten 12 bzw. 13 in das Schüttgut 1 hineinragen. Die Platten befinden sich in einem Winkel von 30 bis 45° zur Vertikalen, während die Stromleitschienen 14 etwa senkrecht aus den Platten herausstehen. Man erkennt, daß die oberen, in der Mitte 15 und damit dem Schüttkegel 16 zugewandte Stromleitschiene 14 länqer als die jeweils darunter anqeordnete Stromleitschiene ist. Die beiden in Fiqur 1 gezeigten untersten Elektroden 12, 13 weisen Stromleitschienen nicht auf. Bei dieser Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß die oberen, mit den Stromleitschienen 14 versehenen Elektrodenplatten 12, 13 in einer durch drei teilbaren Anzahl vorgesehen sind, so daß hier vorzugsweise
  • Drehstrombetrieb vorgesehen ist. Die elektrischen Anschlüsse 17 sind schematisch qezeigt und befinden sich an Halterungen 18 hinter den Elektrodenplatten 12, 13 und erlauben die Zuführung des Stromes bzw. den Anschluß an die jeweiliqe Spannunq der in Figur 1 qezeigten elektrischen Leitunqen RST mit jeweils vorgeschaltetem Wechselstromsteller 19 und Transformator 20.
  • Aus Figur 1b erkennt man deutlich, daß auf einer Elektrodenplatte 12 mehrere Stromleitschienen 14 im Abstand neben- .einander angeordnet sind und daß unten der Auslauf 7 mit einer Verschlußklappe 21 abgeschlossen ist, die über den hydraulischen oder pneumatischen Zylinder 22 geöffnet oder geschlossen wird.
  • In Figur 2 ist schematisch eine Vorrichtung der Gestalt nach Figur 1 dargestellt, und die Besonderheit - auch in Verbindung mit Figur 2a - besteht in der Verstellbarkeit der von den Elektrodenplatten herausstehenden Stromleitschienen 14. In Figur 2 sind übereinander drei Ebenen von nicht dargestellten Elektrodenplatten 12 bzw. 13 angedeutet, und es ragen hier etwa in der horizontalen Richtung die Stromleitschienen 14 in verschiedener Länge heraus. In der obersten Ebene A ragt die Stromleitschiene 14 am weitesten zur Mitte 15 hin, während in der untersten Ebene C der Abstand zwischen den zwei in das Schüttgut 1 hineinragenden Stromleitschienen 14 am größten ist. Folglich steht das nach außen herausstehende Ende in dieser Ebene C am weitesten nach rückwärts heraus. Mit gestrichelten Linien ist gezeigt, daß man in allen drei Ebenen A, B und C die Stromleitschienen 14 gleichweit zur Mitte 15 des Ofenraumes 10 hin ragen lassen kann, je nach der gewünschten Stellung.
  • In Figur 2a sind wiederum die Anschlußleitungen R.S und T gezeigt, die zu den einzelnen nicht gezeigten Elektroden und damit auch zu den Stromleitschienen 14 führen. Gemäß Figur 2a blickt man von oben in den Ofenraum 10 herein und sieht daher innerhalb der Wände 2 - 5 nur die oberen Stromleitschienen 14 mit dem dadurch vorgegebenen Abstand der Vorderenden derselben zueinander, der in dieser Ebene A, der obersten Ebene, gleich sein soll. Gestrichelt erkennt man die Ebene B und durch die außen gezeigten gestrichelten Linien jeweils die in der Ebene C hereingeführten Stromleitschienen 14. Entsprechend ragen nach rückwärts bzw. nach außerhalb des Ofenraumes 10 die Stromleitschienen gemäß Ebene B und C heraus, wobei hier angenommen sei, daß in jeder Ebene A, B und C drei Stromleitschienen, für die Ebene A z.B. A1, A2 und A3, vorgesehen sind.
  • In Figur 3 ist wiederum eine Behälterform ähnlich wie bei Figur 1 und 2 gezeigt, und die Elektroden 12, 13 sind schematisch als Platten gezeigt.
  • Unter den Entleerungsöffnungen 7 und 8 sind bei diesem Ausführungsbeispiel Vibrations rinnen 23als Austragsgeräte vorgesehen, so daß nach dem Erwärmen das Schüttgut nach Verlassen der Entleerungsöffnungen 7, 8 gemäß Pfeilen 24 auf einen Förderer 25 fällt. Hier kann durch die Fließbandwaage 26 die Menge des pro Zeiteinheit geförderten Schüttgutes abgetastet und über Leitung 27 einem Regler 28 zugeführt werden. Je nach gewählter Priorität (gewählte Temperatur oder Durchsatzmenge) können über den Regler 28 die Durchsatzmenge des von den Vibrationsrinnen 23 - bzw. allgemein den Austragge- räten - gemäß Pfeil 24 geförderten Schüttgutes oder die Heizleistung der Stromregler 42 geregelt werden. Bis zum Erreichen der Grenz- bzw. Maximalleistung kann die Heizleistung auch proportional zur Durchsatzmenge geregelt werden. Durcn die elektrische Leitung 30 wird ein Regelsignal zu den Stromreglern 42 geführt; wie über Leitung 29 die Regelbefehle zu den Vibrationsrinnen 23 geleitet werden.
  • In Figur 4 ist eine andere Form des Ofenraumes 10 gezeigt, bei dem die Strommenge an die jeweilige in der betreffenden Ebene befindlichen Materialmenge angepaßt werden kann. Die angegebenen Prozentzahlen von 10 % von unten nach oben bis 40% stellen die Verteilung des Stromflusses z.B. von den rechten Elektroden 13 zu den linken Elektroden 12 dar. Diese Verteilung soll auch dem Volumen des dazwischen angeordneten Materials 1 in der jeweiligen Schicht bzw. Ebene entsprechen, wobei für jede Ebene eine besondere Strombahn in der vorstehend beschriebenen Weise vorgesehen ist.
  • Figur 5 zeigt eine weitere andere Ausführungsform eines Behälters, bei welchem am Rand die Elektrodenplatten 12 lediglich schematisch angedeutet sind. Diese zweikegelige oder Doppelpyramidenform des Ofenraumes 10 hier dient der Vermeidung von Totraum durch den Einschüttkegel, der hier im großen und ganzen abgebaut ist.
  • Eine vollständige Vermeidung eines Einschüttkegels gelingt mit der Ausführungsform nach Figur 6, bei welcher ein Streuteller 31 von einem Motor 32 angetrieben und mit dem Ofenraum 10 etwa im Bereich des Einlaufes 6 angeordnet ist, so daß das vom Förderer 33 nach links gemäß Pfeil 34 herunterfallende Schüttgut durch den Streuteller 31 Bahnen etwa entsprechend der Pfeile 35 durchläuft und dann die Füllung des Ofenraumes 10 ohne Schüttkegel bewirkt. Der Behälter nach Figur 6 weist ebenso wie der nach den Figuren 4 und 5 unten lediglich eine einzige Entleerungsöffnung auf, und das Schüttgut kann nach der Erwärmung etwa mit dem Abzugsband 36 gemäß Figur 6 abtransportiert werden.
  • Schließlich zeigt Figur 7 eine Behälterform ähnlich der Figur 1, wobei jedoch eine Auflage der Gesamtvorrichtung auf Druckmeßdosen 37 derart vorgesehen ist, daß ein solcher Ofen direkt als Waage verwendet werden kann.
  • Bei kontinuierlichem Betrieb kann die überwachung des Ofengewichtes zur Steuerung der Durchlaufmenge und/oder zur Steuerung der Stromzufuhr benutzt werden. Man erkennt in Figur 7 die Druckmeßdosen 37, von denen die Signale zur Waage 38 gegeben werden können. Von dort gibt es über die Leitung a1 ein Signal zur Veränderung der aufgegebenen Materialmenge, d. h. zur Steuerung der Durchlaufmenge. Zusätzlich oder alternativ kann über die Leitung b1 ein Steuersignal auf den Elektrogenerator 39 gehen, der über die Leitungen 40 (Phasen RST) die Stromzufuhr steuert. Weiterhin kann durch die Leitung c1 ein Steuersignal zur Austrageinrichtung 41 geführt werden, so daß hier die Austragsmenge steuerbar ist.
  • Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann ferner dadurch gekennzeichnet sein, daß eine kontinuierlich regelbare Austragseinrichtung vorgesehen ist, deren Leistung auf die voreinstellbare Heizleistung abstimmbar ist. Bei einer anderen Alternative kann die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet sein, daß eine Regeleinrichtung für die Heizleistung, welche durch eine Heizeinrichtung aufgebracht wird, bzw. für die eingeleitete elektrische Energie auf die Einstellung der regelbaren Austragseinrichtung abstimmbar ist. Mit anderen Worten können bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung eine kontinuierlich regelbare Austragseinrichtung und eine Regeleinrichtung für die eingeleitete elektrische Energie vorgesehen sein, wobei die Austrags- und die Regeleinrichtung gegenseitig aufeinander abstimmbar sind.
  • Je nach der Produktqualität und Aufgabenstellung kann es zweckmäßig sein, entweder die kontinuierlich regelbare Austragseinrichtung oder die Regeleinrichtung für die eingeleitete elektrische Energie vorzusehen. Wünscht man z.B. die Einhaltung einer sehr konstanten Temperatur, dann kann die Durchsatzleistung bzw. Austragsleistung so gesteuert werden, daß das gesamte ausgetragene Material die gewünschte Temperatur besitzt.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Erhitzen von elektrisch leitfähigen Schüttgütern mittels Widerstandsheizung mit einem Einlauf, einem Auslauf und dazwischen angeordneten, einen Ofenraum bildenden Stirn- und Seitenwänden und mit an den Stirnwänden angebrachten Elektroden, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens zwei Paare von.an gegenüberliegenden Stirnwänden (2, 3) befestigten Elektroden (12, 13) galvanisch voneinander getrennt vorgesehen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (12, 13)`an den am weitesten voneinander entfernten, vorzugsweise ebenen Stirnwänden (2, 3) des im Querschnitt länglichen Ofenraumes (10) angebracht sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (12, 13) an einer Stirnwand (2 bzw. 3) getrennt über - und/oder nebeneinander angebracht sind und der Auslauf vorzugsweise zwei Entleerungsöffnungen (7, 8) mit Auslaufkegeln (9) aufweist, die einander etwa unter der Mitte (15) des Ofenraumes (10) berühren.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (12, 13) jalousieförmig über- und/oder nebeneinander angeordnete Platten sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Elektrode (12, 13) mit einer in den Ofenraum (10) ragenden Stromleitschiene (14) versehen ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge und/oder die Stellung der von den Elektrodenplatten (12, 13) herausstehenden Stromleitschienen (14) verstellbar ist (Fig. 2, 2a).
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in das Schüttgut (1) im Ofenraum (10) eingeleitete elektrische Energie für jedes Paar von Elektroden (12, 13) und/oder für alle Strombahnen insgesamt voreinstellbar ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ofenraum (10) ein Rührwerk und/oder am Einlauf (6) der Vorrichtung ein Streuteller (31) angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die den Ofenraum (10) bildenden Wände (2-5) eben und auf Wiegeeinrichtungen (37) aufgesetzt und gelagert sind (Figur 7).
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