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Ofen für die Behandlung von mineralischen oder metallhaltigen Stoffen
Die bis jetzt verwendeten Ofen für die Behandlung von mineralischen oder metallhaltigen
Stoffen zwecks Gewinnung von daraus abgeleiteten Produkten, wie Gipsmassen, Kalk,
Zementen oder metallischen Produkten, bestehen aus zwei Arten: Schachtöfen, die
eine große Materialmenge zu behandeln gestatten, und Flammöfen, in denen das Material
in einer verhältnismäßig dünnen Schicht behandelt wird. Diese Ofen haben neben ihren
Vorteilen auch Nachteile, d. h. bei Schachtöfen eine unvollständige und wärmetechnisch
schwer kontrollierbare Wirkung auf die Stoffe sowie die Anwendung der Stoffe in
Form von verhältnismäßig großen Blöcken, und bei Flammöfen die Notwendigkeit, die
Ausgangsstoffe in sehr feinverteilter Form zu verwenden. Die Erfindung hat einen
Ofen zum Gegenstand, der gleichzeitig die Vorteile des Schachtofens und des Strahlungsofens
vereinigt, ohne ihre Nachteile zu haben, und der es ermöglicht, die Ausgangsstoffe
in einer beliebigen Form, Pulver, Körner oder Blöcke, zu behandeln.
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Dieser Ofen ist besonders dadurch gekennzeichnet, daß er in Kombination
enthält: im oberen Teil einen Schachtofen und im unteren Teil übereinanderliegende
Strahlungsöfen, wobei die Böden der verschiedenen Ofen abwechselnd in entgegengesetzter
Richtung geneigt sind und das Ganze um einen zentralen Schornstein herum angeordnet
ist, an dessen Boden sich der untere Teil des Gewölbes des unteren Strahlungsofens
befindet.
Nach der Erfindung ist unter der zentralen unteren Öffnung
des unteren Strahlungsofens eine Kühlkammer mit einem geneigten Boden angeordnet,
über den das Material unter Bildung eines sich verjüngenden Geröllhaufens austritt,
entsprechend seinem natürlichen Schüttwinkel, wobei eine zentrale, am unteren Teil
dieser Kammer angebrachte ö$-nung die Austrittsöffnung des Ofens bildet.
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Schließlich ist unter der Austrittsöffnung des Ofens eine horizontale
Fläche von verstellbarer Höhe angeordnet, über welche das Material sich entsprechend
seinem natürlichen Schüttwinkel bewegt, wobei ein beweglicher Rechen regelmäßig
das Stürzen dieses Haufens und das Herabfallen der Masse in der Vorrichtung zum
Austrag bewirkt.
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Weitere Merkmale erscheinen in der folgenden Beschreibung. In der
Zeichnung wird ein Beispiel der Erfindung gezeigt.
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Abb. i zeigt schematisch einen Ofen im senkrechten Schnitt entlang
der Achse der Verbindungskanäle zwischen den Strahlungsteilen; Abb.2 zeigt einen
senkrechten Schnitt analog der Abb. i, aber entlang der Brennerachse.
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Aus der Abb. i sieht man, daß der Ofen ein oberes äußeres Rahmengestell
i enthält, auf welchem sich der obere Teil des Schachtofens 2 mit der Achse X-X
abstützt, dessen Sohle 3 in Form eines umgekehrten konischen Trichters in seinem
unteren Teil eine zentrale kreisförmige Öffnung mit einer zylindrischen Wand 4 enthält.
Unter dem Schachtofen 2 ist koaxial ein erster Strahlungsofen angeordnet, dessen
Sohle 5 durch die äußere Oberfläche eines konischen Teils gebildet ist und dessen
Gewölbe 6 sich zum Teil auf der zylindrischen Wand 4 und zum anderen Teil auf dem
Gestell i abstützt. Unter diesem Strahlungsraum ist immer ein zweiter Strahlungsraum
koaxial angeordnet, der in entgegengesetzter Richtung geneigt ist, dessen Sohle
7 durch die Innenfläche eines konischen Teils gebildet ist und dessen Gewölbe 8
sich in seinem unteren Teil auf dem Boden g eines zentralen Schornsteins io der
Achse X-X abstützt. Der Schornstein io, getragen durch das Gestell i, die Bogenpfeiler
i i und die 'Querstützen 12, führt durch die zentrale Öffnung 4 des Schachtofens
und läßt zwischen seiner äußeren Wand und der zylindrischen Wand 4 einen ringförmigen
Raum 13 frei, der eine Drosselstelle bildet, durch welche das Material aus dem Schachtofen
auf die Sohle 5 des oberen Strahlungsofens stürzt. Die konische Sohle 7 hat unten
eine Öffnung 14, die das Herabfallen der behandelten Massen in eine Kühlkammer 15
ermöglicht, deren geneigter Boden in einem hinreichenden Abstand von der Öffnung
14 sich befindet, damit das Material einen Geröllabhang 17 entsprechend seinem natürlichen
Schüttwinkel bilden kann. Diese Kammer 15 enthält selbst in ihrem unteren Teil eine
zentrale Öffnung 18, die die Austragsöffnung des Ofens bildet und unter der eine
horizontale Fläche ig von verstellbarer Höhe angeordnet ist, auf der sich das Material
entsprechend seinem natürlichen Schüttwinkel zu einem zweiten Geröllhaufen 2o anhäuft.
Ein kreisförmiger beweglicher Rechen 21, der um diese Fläche i9 herum angeordnet
ist, wird periodisch in Bewegung gesetzt, und seine Bewegung ruft ein Abrutschen
des Geröllhaufens 2o hervor, wobei das Material in eine Entleerungsrinne 22 fällt,
die es in die Wagen 23 abgibt.
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Die Öffnung 24 und die Schieber 25 sind in der Sohle 16 der Kühlkammer
15 angebracht, um die Einführung von Kühlgas zu gestatten. Das Heizgas wird durch
einen beliebigen Generator erzeugt und durch ein Sammelrohr zu den Brennern 27 geleitet,
die um den Ofen herum auf der Höhe des oberen Strahlungsofens angeordnet und so
geneigt sind, daß sie das Gas tangential gegen das Gewölbe 6 strömen lassen. Das
aus der Kühlkammer 15 kommende Gas wird wiedergewonnen und durch die Kanäle 28 zum
Sammelrohr 26 geleitet. Ringsherum um den Ofen und eingeschaltet zwischen die Brenner
sind die Kanäle 29, die den Hohlraum 30 unter dem Gewölbe 6 des oberen Strahlungsofens
mit dem Hohlraum 3 i unter dem Gewölbe 8 des unteren Strahlungsofens verbinden.
Die Schieber 32, 33 und 34 sind in den Böden 3, 5 und 7 angebracht, und ein Rohr
35, das mit einem Gasgenerator oder mit einem Gebläse verbunden ist, endet in dem
freien Raum 36 unter der Sohle 5.
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Ein zylindrischer Rost aus Roststangen 37 ist im Schachtofen 2 um
den Schornstein io herum angeordnet. Er ist beweglich und kann nach Wunsch mehr
oder weniger in die Verengung 13 herabgesenkt werden, um den Durchsatz des
Schachtofens zu regeln.
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In der Ofenwand und unter jedem Brenner 27 sind Schüröffnungen 38
vorgesehen, die die Einführung von Schüreisen gestatten.
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Die Arbeitsweise des Ofens ist die folgende: Das zu behandelnde Material
39 wird in den Schachtofen 2 eingeführt und fällt durch die Verengung 13
auf den Boden 5 des oberen Strahlungsofens, wo es sich natürlich und gleichmäßig
ausbreitet. Das Material beginnt dann, sich bei 40 gegen die Ofenwand zu legen,
gelangt weiter in den Raum zwischen dieser Wand und dem äußeren Ende der Sohle 5
und fällt natürlich stürzend über die Sohle 7, weiter durch die Öffnung 14 über
die Sohle 16 und schließlich durch die Öffnung 18 über die Fläche i9.
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Die Gasführung ist die folgende: Sind einmal die Brenner 27 angezündet,
so entweichen die heißen Gase zum Teil entlang dem Pfeil f durch die Verengung 13,
durch das Material ig, das sich in dem Schachtofen 2 ausbreitet durch direkten Zug
und zum größerenTeil in Richtung entlang den Pfeilen f, an den Gewölben 6 und 8
entlang durch den Schornstein io. Die durch die Schieber 25 eingeführten Kühlgase
werden nach Aufheizen abgezogen und in den oberen Strahlungsofen wieder eingeführt.
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Das periodische Bewegendes Austrittsrechens 2 i ruft in dem in Behandlung
befindlichen Material folgende Bewegungen hervor: in dem Schachtofen ein Herabsinken
der Masse, in den Strahlungsöfen ein natürliches Herabfallen in geringer Dicke,
in der Kühlkammer ein Fallen der Masse und ein Stürzen in elementaren Mengen des
Geröllkegels 2 t.
Alle diese Bewegungen sind übrigens vollständig
regelbar in Abhängigkeit von der Wirkungsdauer des Rechens 21 und dem Hinabreichen
der Roststangen 37 in die Verengung 13, die den Durchtritt in die Zone der Strahlung
begrenzt.
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Als Folge dieser Gasbehandlung und der Bewegung der Masse ergeben
sich folgende Arbeitsvorgänge auf den verschiedenen Etagen des Ofens: In dem oberen
Teil des Schachtofens 2 eine Entwässerung des Materials, in dem mittleren Teil eine
Erwärmung und eine Trocknung, in den Strahlungsöfen thermochemische Behandlungen
entsprechend dem gewünschten regelbaren Kreislauf abhängig von der Zeit als Funktion
des Durchsatzes mittels des Rechens 21 und der Roststangen 37 und entsprechend der
Zusammensetzung der Atmosphäre mittels des Zuges durch den Schornstein io und schließlich
in der Kühlkammer 15, die Abkühlung und die Rückgewinnung der heißen Gase.
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In gewissen Fällen kann ein Interesse vorhanden sein, gewisse gasförmige
Produkte abzuziehen. Dies ist der Fall beim Brennen von Gips zur Gewinnung von Stuckgips.
Dann ist es vorzuziehen, den gebildeten Wasserdampf abzuziehen, um ein Kochen des
Gipses in seinem Kristallwasser zu verhindern. In diesem Fall ist das Rohr 35 mit
einer Gebläsevorrichtung verbunden, die das Absaugen von Wasserdampf durch die Schieber
33 der Sohle 5 bewirkt.
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In anderen Fällen dagegen kann man Interesse daran haben, um die thermochemischen
Reaktionen in den Strahlungsteilen zu erleichtern, ein Gas einzuführen. So zeigt
beim Rösten von Kupferkies zur Gewinnung von Kupfersulfat die Praxis, daß es vorteilhaft
ist, während des Röstens angesäuerten Wasserdampf einzuführen. In diesem Fall ist
das Rohr 35 mit einer Dampfquelle aus angesäuertem Wasser verbunden, der durch die
Schieber 33 eingeführt wird.
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Es wurde bisher die Behandlung einer Masse beschrieben, die in festem
Zustand verbleibt. Wenn die Masse dazu neigt, sich zu verflüssigen, wird die Sohle
16 der Kühlkammer 15 durch einen geeigneten Tiegel ersetzt, und in diesem Fall wird
der Durchsatz nur mit Hilfe des Rostes aus den Roststangen 37 geregelt.
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Man sieht, daß der Ofen nach der Erfindung ermöglicht, die folgenden
Resultate zu erhalten: Eine Behandlung eines Materials, gleich in welcher Form es
sich darbietet, an Stelle begrenzt zu sein auf die Verwendung eines Materials in
großen Stücken, um einen hinreichenden Zug zu ermöglichen, wie bei einem Schachtofen,
oder von pulverförmigem oder feinkörnigem Material, um einen besseren thermochemischen
Kontakt wie bei Strahlungsöfen zu erzielen. Das Material kann beliebige Abmessungen
haben, wobei um so mehr Gase durch den Schornstein 16 hindurchgehen, je feiner das
Material ist und dieser Zug sich immer entsprechend einer dünnen Schicht in den
Strahlungszonen entwickelt, wo die thermochemischen Reaktionen stattfinden.
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Große Anpassungsfähigkeit des mit großer Genauigkeit regelbaren Durchsatzes
mit Hilfe des Rechens 21 und/oder der Roststangen 37 und des Zuges mit Hilfe des
Schornsteins io.
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Genaue Bestimmung des Platzes der verschiedenen Phasen der Behandlung
in Abhängigkeit von der Ofenzone, in der sie stattfinden.
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Schließlich die schon gesondert in den Schachtöfen und in den Strahlungsöfen
erhaltenen Ergebnisse, nämlich das gleichzeitige Behandeln einer großen Materialmenge,
innige Berührung der Schichten für das Schmelzen und die thermochemische Wirkung
auf das Material in dünner Schicht.
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Die beschriebene Ausführung gilt nur als Beispiel, ohne die Erfindung
auf diese Ausführung zu beschränken. So kann bei Stoffen, die im festen Zustand
verbleiben, die Regelung des Durchsatzes allein mit Hilfe des Rechens 21 bewirkt
werden.
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Auf der anderen Seite kann die verwendete thermische Energie aus einer
beliebigen geeigneten Quelle erzeugt werden: Gaserzeuger, flüssiger Brennstoff oder
andere und Übertragung mit Hilfe geeigneter Vorrichtungen, Brenner, Rohre oder einfache
Kanäle. Endlich kann die Zahl der übereinander im Zickzack angeordneten Strahlungsöfen
variiert'werden in Abhängigkeit von der Natur und der Menge der behandelten Stoffe
und der gewünschten Ergebnisse.