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Dokumentenidentifikation DE3623890C2 18.03.1993
Titel Wirbelbettanlage
Anmelder Le Four Industriel Belge, Brüssel/Bruxelles, BE
Erfinder Branders, Franz, Koekelberg, BE
Vertreter Grünecker, A., Dipl.-Ing.; Kinkeldey, H., Dipl.-Ing. Dr.-Ing.; Stockmair, W., Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Ae.E. Cal Tech; Schumann, K., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat.; Jakob, P., Dipl.-Ing.; Bezold, G., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Meister, W., Dipl.-Ing.; Hilgers, H., Dipl.-Ing.; Meyer-Plath, H., Dipl.-Ing. Dr.-Ing., Pat.-Anwälte, 8000 München; Kinkeldey, U., Dipl.-Biol. Dr.rer.nat., Pat.-Ass., 8021 Icking; Bott-Bodenhausen, M., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 8000 München
DE-Anmeldedatum 15.07.1986
DE-Aktenzeichen 3623890
Offenlegungstag 22.01.1987
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 18.03.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.03.1993
IPC-Hauptklasse C21D 9/567
IPC-Nebenklasse C21D 1/53   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Wirbelbettanlage, insbesondere zur Wärmebehandlung von Metallprodukten, wie Drähten, Stangen usf., mit wenigstens einer teilweise mit einem in einem Gas suspendierten, pulverförmigen Material gefüllten Kammer und wenigstens einem Diffusor, der nahe dem Boden dieser Kammer vorgesehen ist und von dem aus das Gas eingebracht und in einer im wesentlichen gleichförmigen Weise in der Kammer verteilt werden kann.

Die Wärmebehandlung von Metallgegenständen mittels eines Wirbelbetts ist eine an sich bekannte Technik.

Bei dieser besonderen Anwendung arbeitet das Wirbelbett mittels eines Gases, welches Wärmemengen auf ein geeignetes pulverförmiges Material, wie z. B. Sand überträgt, welcher wiederum seine eigene Wärme auf die zu behandelnden Gegenstände überträgt.

Die Übertragung der Wärme auf zu erwärmende Gegenstände ist eine Funktion verschiedener Parameter, wie die Beschaffenheit des Gases und dessen Temperatur, die Art und die Abmessung der pulverförmigen Materialteilchen und der aufsteigenden Geschwindigkeit des Gases, die als Wirbelgeschwindigkeit bezeichnet wird.

Diese aufsteigende Geschwindigkeit des Gases muß innerhalb relativ enger Grenzen gesteuert werden, um ein Wirbelbett mit gleichmäßigem und stabilem Betrieb zu erhalten.

Wenn die Geschwindigkeit zu groß ist, werden pulverförmige Materialteilchen nach außerhalb des Fließbettes getragen, während, wenn die Geschwindigkeit zu klein ist, das pulverförmige Material nicht suspendiert gehalten werden kann und sich wenigstens teilweise in der Form von Haufen niederschlägt, so daß der Wärmeaustausch zwischen dem pulverförmigen Material und der Ladung, wie zu behandelnde Metalldrähten, praktisch vollständig aufhört.

Da übrigens das Fließbettgas auch ein Mittel zur Wärmeübertragung zwischen dem pulverförmigen Material und der zu behandelnden Ladung darstellt, ist die ausgetauschte Wärmemenge einer Funktion der das Wirbelbett durchquerenden Gasmenge.

Somit ist es in Anbetracht der an die Geschwindigkeit und infolgedessen auch an die Durchflußleistung des verwendeten Gases gestellten Anforderungen praktisch ausgeschlossen, die auf die in dem Wirbelbett zu behandelnde Ladung zu übertragende Wärmemenge innerhalb relativ weiter Grenzen regeln zu können.

Wenn die von dem Gas geforderte Temperatur relativ hoch ist, so besteht eine nicht zu vernachlässigende Gefahr, daß der Diffusor schnell zerstört wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wirbelbettanlage der im Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 18 angegebenen Gattung so auszubilden, daß die Geschwindigkeit des Wirbelbettgases innerhalb relativ enger Grenzen steuerbar ist, um so ein Wirbelbett mit gleichmäßigem und stabilem Betrieb zu erhalten.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 sowie durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 18 gelöst.

Der Diffusor ist gebildet durch wenigstens ein Rohrelement in der Form einer geschlossenen Schleife, welches mit einer Quelle für ein Druckgas oder ein eine gewisse kinetische Energie aufweisendes Gas derart verbunden ist, daß das Gas in diese Schleife längs einem wohlvorbestimmten Sinn eingeführt wird und daß so ein Teil dieses Gases längs dieses Sinnes in der geschlossenen Schleife strömen kann, wobei Durchtrittsbohrungen in der Wand des Rohrelementes vorgesehen sind, die es dem anderen Gasanteil ermöglichen, in der Ofenkammer verteilt zu werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das vorgenannte Rohrelement mit einem gewissen Abstand über dem Kammerboden angebracht, wobei die Durchbohrungen auf der unteren Seite dieses Elementes vorgesehen und zu dem Boden des Bettes gerichtet sind.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die vorgenannte Kammer, um die Wärmemengenübertragung zwischen dem pulverförmigen Material und der zu behandelnden Ladung ohne Störung des Fließens steuern zu können, eine längliche Form auf und ist in ihrer Längsrichtung in wenigstens zwei aufeinanderfolgende, benachbarte Bereiche unterteilt, wobei für jeden Bereich wenigstens ein Diffusor vorgesehen ist, und der Diffusor eines Bereiches unabhängig von demjenigen des anderen Bereiches gesteuert wird derart, daß einer der Bereiche außer Betrieb genommen oder mit einem anderen Gas, beispielsweise mit unterschiedlicher Temperatur, versorgt werden kann, ohne den anderen Bereich zu beeinflussen.

Der Erfindungsgegenstand wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht einer besonderen Ausführungsform einer Wirbelbettvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Teilschnittdarstellung längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Querschnittdarstellung längs der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 eine Darstellung einer Einzelheit dieser besonderen Ausführungsform im größeren Maßstab und Schnitt,

Fig. 5 eine schematische Teilquerschnittsdarstellung einer anderen Ausführungsform einer Wirbelbettvorrichtung nach der Erfindung.

In den verschiedenen Figuren bezeichnen die gleichen Bezugszeichen identische oder analoge Teile.

Die Figuren zeigen eine Anlage bzw. Vorrichtung, die von einem Ofen mit Wirbelbett gebildet wird, welches dazu bestimmt ist, Drähte, Stangen oder Rohre, die kontinuierlich dieses Bett durchqueren, wärmezubehandeln.

Dieser Ofen umfaßt eine Kammer 1, die teilweise mit einem von einem Gas in Suspension gehaltenen, pulverförmigen Material 2 gefüllt ist, und einen Diffusor 3, der nahe dem Boden 4 dieser Kammer vorgesehen ist und von dem aus das Gas eingeführt und im wesentlichen in kontinuierlicher Weise in dieser Kammer verteilt werden kann.

Bei dieser besonderen Ausführungsform ist der Diffusor von einem Rohrelement in der Form einer geschlossenen Schleife gebildet, die mit einem Brenner 6 mit innerer Verbrennung derart verbunden ist, daß das Brenngas dieses Brenners in diese Schleife gemäß einem wohlbestimmten Richtungssinn eingeführt wird, wie dies durch den Pfeil 7 angedeutet ist, und daß so ein Teil dieses Gases auf geschlossener Bahn längs dieses Richtungssinnes in der Schleife zirkulieren kann. Durchbohrungen 8 sind in der Wand des Rohrelementes 3 vorgesehen, damit der andere Teil des Gases in die Kammer 1 eingeführt und in ihr verteilt werden kann, wie es durch die Pfeile 5 in der Fig. 4 angedeutet ist.

Dieses Rohrelement 3 ist mit geringem Abstand oberhalb des Bodens 4 der Kammer 1 angebracht und die Durchbohrungen 8 sind auf der Unterseite des Rohrelementes vorgesehen und daher zu dem Boden 4 der Kammer 1 gerichtet.

Insbesondere weist das Rohrelement 3 bei dieser Ausführungsform einen kreisförmigen Querschnitt auf und die Durchbohrungen 8 sind im wesentlichen gleichförmig auf beiden Seiten der vertikalen Ebene 9 verteilt, die durch die Achse 10 des Elementes 3 hindurchgeht, wie es deutlich die Fig. 4 zeigt.

Somit überstreicht das das Element 3 durch die Durchbohrungen 8 verlassende Gas beidseitig dieser Ebene 9 die Außenwandung das Elementes 3, wobei es diese kühlt und verhindert, daß sich auf der Oberseite eine Ablagerung des pulverförmigen Materials bildet.

Es wurde festgestellt, daß gute Ergebnisse erhalten werden, wenn sich die Durchbohrungen 8 bei einem Winkelabstand α von der senkrechten Ebene 9 in bezug auf die Achse 10 des Elementes 3 befinden und dieser zwischen 5° und 10° liegt, vorzugsweise von der Größenordnung von 7,5° ist.

Lamellen 11, die aufgereiht und mit einem gewissen Abstand voneinander in senkrechter Ebene auf dem Element 3 angeschweißt sind, ermöglichen vollkommen den Strom des aufsteigenden Gases zu steuern, der die Durchbohrungen 8 verläßt, um somit zu verhindern, daß sich bevorzugte Wege für das Gas in dem pulverförmigen Material 2 herausbilden.

Aus Gründen der Übersicht sind diese Lamellen in der Fig. 4 nicht dargestellt.

Es ist auch sehr wichtig, darauf hinzuweisen, daß diese Lamellen die Wärmeübertragung des Diffusors 3 auf die sich in Bewegung befindenden pulverförmigen Teilchen 2 günstig beeinflussen.

Da der Ofen bei dieser besonderen Ausführungsform der Erfindung für die Behandlung von langen Gegenständen bestimmt ist, wie Drähte, Stangen, Rohre usw., weist die Kammer 1 die Form eines Tunnels auf und ist in Längsrichtung in mehrere benachbarte, aufeinanderfolgende Bereiche unterteilt, wobei in jedem Bereich ein oder mehrere Brenner 3 vorgesehen sind.

Die Fig. 1 zeigt einen ersten Bereich 12 und einen Teil eines benachbarten, zweiten Bereiches 13.

Die Diffusoren eines Bereiches, beispielsweise des ersten Bereiches 12 werden unabhängig von denjenigen der anderen Bereiche gesteuert, insbesondere des zweiten, benachbarten Bereiches 13, derart, daß es möglich ist, die Gesamtlänge des Wirbelbettes als Funktion der erforderlichen Wärmemenge und der Behandlung der die Kammer 1 durchquerenden Ladung anzupassen.

In dieser Hinsicht ist es möglich, entweder einen oder mehrere Bereiche außer Betrieb zu setzen, oder die Temperatur eines Bereiches in bezug auf diejenige eines anderen Bereiches zu verändern.

Es ist daher ebenfalls möglich, die Art des eingeführten Gases in einem bestimmten Bereich, verglichen mit derjenigen in einen oder mehrere andere Bereiche eingeführten zu verändern.

Vorteilhafterweise sind die benachbarten Bereiche voneinander durch zwei im wesentlichen senkrechte Wandabschnitte 14 und 15 voneinander getrennt.

Der Abschnitt 14 erstreckt sich in dem unteren Teil der Kammer 1, seitlich im Bezug auf die Diffusoren 3, während der andere Abschnitt in dem oberen Teil der Kammer 1 in der Ebene des Abschnittes 14 angebracht ist und sich bis auf eine gewisse Tiefe in das pulverförmige Material 2 erstreckt, wenn dieses nicht aufgewirbelt ist.

Die zwischen diesen beiden Bandabschnitten 14 und 15 ausgesparte Öffnung 16 dient zum Durchtritt der Ladung, insbesondere von Drähten, Rohren oder Stangen von einem Bereich in den folgenden Bereich innerhalb der Kammer 1.

Bei der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform sind diese Drähte, Rohre oder Stangen mit dem Bezugszeichen 17 bezeichnet und bewegen sich längs einer im wesentlichen horizontalen Schicht mit einem gewissen Abstand voneinander in Richtung des Pfeils 18 in Längsrichtung durch die Kammer 1 hindurch.

Die Kammer 1 weist seitlich an einem ihrer Enden eine Eintrittsöffnung 19 für diese Drähte, Rohre oder Stangen 17 auf, die sich etwas unterhalb des Pegels des pulverförmigen Materials 2 befindet, wenn diese sich in einem nichtaufgewirbelten Zustand befindet, sowie eine Austrittsöffnung 20 an dem gegenüberliegenden Ende der Kammer 1, die im wesentlichen auf der Höhe der Eintrittsöffnung 19 liegt.

Wenn es erforderlich ist, können sowohl die Eintrittsöffnung 19 wie die Austrittsöffnung 20 durch einen Stopfen aus pulverförmigem, nichtaufgewirbelten Material verschlossen werden, um beispielsweise soweit wie möglich Wärmeverluste zu verringern.

In der Öffnung 16 zwischen den Wandabschnitten 14 und 15 sind unterhalb der Durchtrittsstelle für die Drähte, Rohre oder Stangen 17 V-förmige Ablenkungen 21 vorgesehen, die ermöglichen, den aufsteigenden, von den Diffusoren 3 herkommenden Gasstrom umzuleiten, wie es durch die Pfeile 22 angedeutet ist. Dies hat zur Folge, oberhalb der Ablenkungen einen Stopfen 23 aus pulverförmigen Material zu bilden, welches wenig oder gar nicht aufgewirbelt ist, und durch welchen Stopfen sich die Drähte, Rohre oder Stangen bewegen können.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ruhen zum Zeitpunkt, zu dem die Drähte, Stangen oder Rohre 17 die Öffnung 16 durchqueren, dieselben auf einem festen Stützzylinder 24, an dessen Unterseite die Ablenkungen 21 befestigt sind.

Somit kann sich der Stopfen vorteilhafterweise auf dieser Abstützung 24 bilden.

Um eine so wirkungsvoll wie mögliche Trennung zwischen zwei benachbarten Bereichen 12 und 13 sicherzustellen, erstreckt sich der untere Wandabschnitt 14 vom Boden 4 der Kammer her bis zu den Ablenkungen 21.

Die Bereiche selbst können ebenfalls in Querabteile in bezug auf die Längsachse der Kammer 1 unterteilt werden.

Bei der in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist der erste Bereich 12 in vier Abteile 25, 26, 27, und 28eaufgeteilt.

Zwei aufeinanderfolgende Abteile sind jedesmal voneinander durch Wandabschnitte 29 und 30 getrennt, etwa analog wie die Wandabschnitte 14 und 15, die aufeinanderfolgenden Bereiche 12 und 13 trennen.

Bei der dargestellten Ausführungsform besteht der einzige Unterschied darin, daß die Trennung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abteilen in dem unteren Teil der Kammer 1 durch einen Wandabschnitt 29 gebildet ist, der mit einem gewissen Abstand von der Ablenkung 21&min;, die in der Durchtrittsöffnung 16&min; zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abteilen vorgesehen ist, endet und oberhalb desselben ebenfalls Stützen 24&min; für die Drähte, Stangen oder Rohre 17 vorgesehen sind.

Dies hat zur Folge, daß ebenso wie bei der Trennung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bereichen 12 und 13 sich ein ähnlicher Stopfen 23&min; zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abteilen bilden kann.

Stets mit dem Ziel, den aufsteigenden Gasstrom zu steuern, zu lenken und im wesentlichen gleichförmig in der Form einer Folge von gleichmäßigen Blasen in enger Vermischung mit dem in Suspension und Bewegung gehaltenen, pulverförmigen Material 2 zu verteilen, kann es nützlich sein, beidseitig des Diffusors 3 Führungsplatten seitlich vorzusehen.

In der Fig. 1 sind zwei Diffusoren pro Abteil vorgesehen, die voneinander durch eine Führungsplatte 31 getrennt sind und auf ihrer gegenüberliegenden Seite als Führungsplatte Wandabschnitte 29 aufweisen, die zwei aufeinanderfolgende Abteile voneinander trennen.

Im letzten Abteil wird daher eine der Führungsplatten von dem Wandabschnitt 14 gebildet.

Wenn man die Gesamtheit betrachtet, die von den Lamellen 11 und den Führungsplatten 31 gebildet wird, von denen gewisse durch die Wandabschnitte 14 und 29 gebildet sind, stellt man fest, daß der untere Abschnitt der Kammer 1 tatsächlich auf der Höhe der Diffusoren 3 über die gesamte Oberfläche des Bodens 4 senkrechte, fiktive, aneinandergrenzende Leitungen aufweist, wobei sich in jeder von ihnen ein aufsteigender Strom von im wesentlichen homogenen Gasblasen bildet, der das pulverförmige Material in Suspension und Durchwirbelung in der Kammer 1 aufrechterhält.

Bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsform sind weiterhin die Brenner 6, die getrennt jeden der Diffusoren 3 versorgen, mittels Mischeinrichtungen versorgte Brenner, wobei die Mischeinrichtungen ein Brennluft-Brenngas-Verhältnis liefern, welches von der Durchflußleistung unabhängig ist, derart, daß die Steuerung der dem Brenner zugeführten Gasmischungszusammensetzung sichergestellt ist, wie auch immer der Arbeitsbetrieb des Wirbelstrombettes ist.

Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, wird die Mischung aus Verbrennungsgas, wie Luft und Brenngas, durch die Leitung 33 zugeführt. Diese Mischung wird mit geeigneten Anteilen in einer Mischeinrichtung 46 hergestellt, die mit einer Luftzuführung 47 und einer Gaszuführung 48 verbunden ist.

Die Zündung des Brenners 6 erfolgt mittels einer Elektrode 34, während ein UV-Detektor 44 vorgesehen ist, um das Vorhandensein der Flamme überwachen zu können.

Es kann ferner in Betracht gezogen werden, daß den Brenner verlassende und in den Diffusor 3 eintretende Brennergas mit einem relativ kalten Gas zu verdünnen, welches somit ermöglicht, die Flußmenge und die Gastemperatur in dem Diffusor 3 zu steuern. Dieses Zuführen kann beispielsweise mittels einer Leitung 35 vorgenommen werden, die stromabwärts der Austrittsöffnung des Brenners 6 mündet.

Im gleichen Gedankenzusammenhang kann dieses Verdünnungsgas durch Abzugsgas gebildet sein, welches aus dem Wirbelbett stammt.

Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß ein Teil des über einem Kamin 36, der oberhalb der Kammer 1angeordnet ist, abgeführte Abzugsgas abgeleitet und zu dem Brennerausgang über eine in den Figuren nicht dargestellte Leitung geführt wird.

Andere Möglichkeiten bestehen darin, einen nicht dargestellten Wärmetauscher zu verwenden, der unterhalb des Ofenbogens 37 in dem Abzugsgasstrom zu dem Kamin 36 angeordnet ist und durch den sowohl die Verbrennungsluft als auch die Verdünnungsluft erwärmt werden könnte.

Um die Mitnahme von pulverförmigen Materialteilchen zu verhindern, die das Wirbelbett bilden, können Zurückhalteplatten 38 stromaufwärts des Kamins 36 angeordnet werden, die somit ermöglichen, einen Zick-Zack-Pfad für das zu dem Kamin strömende Gas zu schaffen.

Schließlich könnte das pulverförmige Material, welches von den sich durch die Kammer 1 bewegenden Drähte, Stangen oder Rohre 17 mitgenommen wird, an der Ausgangsöffnung 20 der Kammer 1 zurückgewonnen und einem an der Eintrittsöffnung 19 der Kammer vorgesehenen Trichter 39 zugeführt werden.

Um die Drähte, Stangen oder Rohre 17 bei im wesentlichen konstanten Abstand voneinander während ihres Durchtritts durch die Kammer 1 zu erhalten, könnten diese von einem Kamm 40 geführt werden, der im Eingang 19 angeordnet ist.

Bei der in Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform umfaßt der Ofen zwei Kammern 1, die parallel nebeneinander in Längsrichtung des Ofens angeordnet sind. Diese zwei Kammern 1 sind durch eine Wand 41 voneinander getrennt.

Wie sich ohne weiteres aus den Fig. 2 und 3 ergibt, sind diese beiden Kammern im wesentlichen identisch und umfassen jeweils eine identische Anzahl von Abteilen, Bereichen und Diffusoren. Es handelt sich hierbei um einen Doppelofen.

Bei diesem Ofen können daher gleichzeitig Drähte, Stangen oder Rohre durch die aneinander angrenzenden zwei Kammern oder durch eine der zwei Kammern hindurchlaufen oder aber man kann auch unterschiedlich mit den Wirbelbetten bei jeder dieser Kammern verfahren.

Die Fig. 5 zeigt schematisch eine Schnittdarstellung senkrecht zu der Achse einer Wirbelbettvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform nach der Erfindung.

Diese Vorrichtung bzw. Anlage unterscheidet sich im wesentlichen bezüglich derjenigen der Fig. 1 bis 4 dadurch, daß der Diffusor 3 von einem Behälter gebildet wird, der unterhalb des Bodens 4 der Kammer 1 angebracht und von letzterer durch ein in den Boden 4 versenktes Gitter 42 getrennt ist. Dieser Behälter steht mit einer Seite mit einer Quelle für Druckgas oder eine gewisse kinetische Energie aufweisendes Gas, wie der Ausgangsöffnung eines Brenners 6, in Verbindung, wobei die gegenüberliegende Seite dieses Behälters 3 einen Ausgang 45 zu einer Rückführungsleitung 43 aufweist, die an der Stelle verbunden ist, wo die Gasquelle mit dem Behälter in Verbindung steht. Somit ist es erfindungsgemäß möglich, eine konstante Rückströmung eines Teils des Gases in den Diffusor aufrechtzuerhalten, während ein anderer Teil das Gitter 42 durchströmt, um das pulverförmige Material 2 in der Kammer 1 hochzuheben und zu durchwirbeln.

Diese Rückführung ermöglicht in überraschender Weise, ebenso übrigens wie bei dem in Fig. 3 gezeigten Diffusor, die Temperatur seiner Wände unterhalb gewisser Grenzen zu halten.

Mittel können vorgesehen sein, um die Rückströmungsmenge zu steuern, insbesondere das Verhältnis zwischen dieser Strömungsmenge und der Strömungsmenge des das Gitter 42 durchströmtenden Gases. Diese Mittel können beispielsweise durch Klappen, die in Fig. 5 nicht dargestellt sind, gebildet sein, mit denen der Öffnungsquerschnitt des Ausgangs 45 verändert werden kann. Diese Mittel können ebenfalls ein System zum Regeln des Durchtrittsquerschnittes für das Gitter umfassen, insbesondere den Querschnitt der Öffnungen oder die Anzahl der Öffnungen dieses Gitters.

Wenn man das Volumen des Wirbelbettes steuern möchte, ist es möglich, mehrere getrennte, nebeneinander angeordnete Behälter unterhalb des Bodens der Kammer 1 vorzusehen, die jeweils durch eine Quelle unterschiedlichen und unabhängigen Gases versorgt werden derart, daß im wesentlichen die gleiche Steuerung bei dem Wirbelbett durchgeführt werden kann wie bei der Ausführungsform der Diffusoren gemäß den Fig. 1 bis 4.

Ganz allgemein kann das Verhältnis zwischen dem in den Diffusor 3 zurückgeführten Gas und dem in die Kammer 1 eingeführten Gas innerhalb weiter Grenzen verändert werden. Sehr gute Ergebnisse erhält man aber bei einer Gasrückführung von 75 bis 95% der Gesamtströmungsmenge.

Um die Vorteile des Anmeldungsgegenstandes darlegen zu können, wird anschließend ein konkretes Anwendungsbeispiel einer Glühbehandlung von Drähten in dem Ofen angegeben, wie er in den Fig. 1 bis 4 dargestellt ist und vier aufeinanderfolgende Bereiche umfaßt, die jeweils in vier Abteile unterteilt sind.

Merkmale:

Anzahl der Drähte: 24 (weicher Stahl)

Drahtdurchmesser: 1,6 bis 6,35 mm

Abstand zwischen zwei Drähten: 38 mm

Breite der Drahtlage: 876 mm

Drahtgeschwindigkeit: dV = 90

maximale Geschwindigkeit: 56 m/min

maximale Produktion: 2000 kg/h

eingetauchte Länge der Drähte: 10 m

innere Weite: 1 m

innere Höhe: 860 mm

Anzahl der Erwärmungsbereiche: 4

Anzahl der Brenner pro Bereich: 16

bereitgestellte Leistung: 528 000 Kcal/h

Badtemperatur: (erster Bereich: 550°, zweiter Bereich: 695°, dritter Bereich: 782°, vierter Bereich 680°).

Eigenschaften des pulverförmigen Materials:

Korndurchmesser: 90 bis 125 µm

Zusammensetzung: Brennverlust: 0,20%

SiO&sub2;: 99%

Fe&sub2;O&sub3;: ±0,05%

TiO&sub2;: ±0,06%

CaO: ±0,03%

Na&sub2;O+K&sub2;O: ±0,04%

So kann beispielsweise die Vorrichtung bzw. Anlage auch für die Kühlung oder chemische Behandlung von irgendwelchen Gegenständen eingesetzt werden.

Ferner kann es sich um eine Anlage mit einem nicht durchgehenden Wirbelbett handeln, obgleich wohlgemerkt den Anlagen für eine kontinuierliche Behandlung der Vorzug gegeben wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. Anlage eignet sich besonders, um die Bleibäder zu ersetzen, die heutzutage zur Behandlung von Drähten dienen und insbesondere das Eintauchen und Glühen der Drähte, welche Behandlung Erwärmungsbereiche und aufeinanderfolgendes Abkühlen verlangt.


Anspruch[de]
  1. 1. Wirbelbettanlage, insbesondere zur Wärmebehandlung von Metallerzeugnissen, wie Drähte, Stangen und Rohre, mit wenigstens einer teilweise mit einem in einem Gas suspendierten, pulverförmigen Material (2) gefüllten Kammer (1) und wenigstens einem Diffusor (3), der nahe dem Boden (4) dieser Kammer vorgesehen ist und mit dessen Hilfe das Gas in die Kammer einleitbar und in derselben verteilbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor (3) von wenigstens einem Rohrleitungselement gebildet ist, welches an eine Gasquelle angeschlossen ist, wobei ein Teil des Gases dieses Rohrelement, welches die Gestalt einer geschlossenen Schleife aufweist, in einen vorbestimmten Richtungssinn in einer geschlossenen Schleife durchströmt, und daß in diesem Rohrleitungselement Austrittsöffnungen (8) vorgesehen sind, durch welche der andere Teil des Gases in die Kammer (1) eintritt, um in derselben das Wirbelbett zu erzeugen.
  2. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrleitungselement (3) mit einem gewissen Abstand über dem Boden (4) der Kammer (1) angebracht ist, während die Austrittsöffnungen (8) an der Unterseite dieses Elementes (3) zu dem Kammerboden (4) weisend vorgesehen sind.
  3. 3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Unterseite des Rohrleitungselementes (3) einen Querschnitt in der Form eines Kreisbogens aufweist und daß die Austrittsöffnungen (8) im wesentlichen gleichförmig beidseitig einer vertikalen Ebene (9) verteilt sind, die durch die Achse (10) des Rohrleitungselementes (3) hindurchgeht.
  4. 4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen (8) unter einem Winkel (α) von 5 bis 10°, vorzugsweise 7,5°, in bezug auf eine Achse (10) des Rohrleitungselements (3) schneidende vertikale Ebene (9) angeordnet sind.
  5. 5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Außenseite des rohrförmigen Elementes (3) Lamellen (11) vorgesehen sind, die sich längs senkrechter Ebenen erstrecken.
  6. 6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (1) eine längliche Form aufweist und in ihrer Längsrichtung in wenigstens zwei aufeinanderfolgende, benachbarte Bereiche (12, 13) unterteilt ist, wobei für jeden Bereich wenigstens ein Diffusor (3) vorgesehen ist, und daß der Diffusor eines Bereiches unabhängig von demjenigen des anderen Bereiches derart steuerbar ist, daß, falls einer der Bereiche außer Betrieb ist oder mit einem anderen Gas, wie einem Gas mit unterschiedlicher Temperatur, versorgt wird, der andere Bereich nicht beeinflußt wird.
  7. 7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche (12, 13) durch zwei senkrechte Wandabschnitte (14, 15) getrennt sind, daß sich einer (14) der Wandabschnitte in dem unteren Teil der Kammer (1) seitlich in bezug auf den Diffusor (3) erstreckt, daß sich der andere (15) Abschnitt in dem oberen Teil der Kammer (1) in der Ebene des ersten Abschnittes (14) bis zu einer gewissen Tiefe des pulverförmigen Materials erstreckt, wenn dieses nicht aufgewirbelt ist, und daß eine zwischen den zwei Abschnitten (14, 15) vorgesehene Öffnung (16) für den Durchtritt der Ladung von einem Bereich in den benachbarten Bereich bestimmt ist.
  8. 8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Öffnung (16) Ablenkungen (21) unterhalb der Stelle für den Durchtritt der Ladung vorgesehen sind, durch die wenigstens teilweise der von dem Diffusor herkommende, aufsteigende Gasstrom ablenkbar und somit über diesen Ablenkungen (21) ein Stopfen aus pulverförmigem, nicht oder nur wenig aufgewirbeltem Material bildbar ist, durch den hindurch sich die Ladung bewegen kann.
  9. 9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Stützen (24) für die Ladung oberhalb der Ablenkungen (21) angeordnet sind.
  10. 10. Anlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich der erste Wandabschnitt (14) im wesentlichen von dem Boden (4) der Kammer (1) bis zu den Ablenkungen (21) erstreckt.
  11. 11. Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Bereiche in Querabteile in bezug auf die Längsachse der Kammer unterteilt ist.
  12. 12. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Diffusor (3) zwischen zwei vertikalen Führungsplatten (31) befindet, die ermöglichen, den von dem Diffusor herkommenden Gasstrom nach oben zu lenken und ihn gegebenenfalls einzuschnüren.
  13. 13. Anlage nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasquelle von einem Brenner (6) gebildet ist, mit dem warme Gase erzeugbar sind.
  14. 14. Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsmenge und die Temperatur des dem Diffusor (3) zugeführten Gases einstellbar sind.
  15. 15. Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasquelle eine Zuführung für Verbrennungsgase aufweist, die von dem Wirbelbett herkommen.
  16. 16. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Eintritt (19) für die Ladung (17) an einem der Enden der Kammer (1), der sich etwas unterhalb der Höhe des pulverförmigen Materials befindet, wenn dieses nicht aufgewirbelt ist, und am gegenüberliegenden Ende dieser Kammer (1) einen Ausgang (20) aufweist, der sich im wesentlichen auf der gleichen Höhe wie der Eingang (19) befindet, wobei letzterer (19) und der Ausgang (20) durch einen Stopfen aus nicht aufgewirbeltem, pulverförmigem Material verschließbar sind.
  17. 17. Anlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um zu dem Ausgang (20) der Kammer (1) mitgenommenes und/oder dort zurückgewonnenes, pulverförmiges Material zu dem Eingang (19) zu bringen.
  18. 18. Wirbelbettanlage, insbesondere zur Wärmebehandlung von Metallerzeugnissen, wie Drähte, Stangen und Rohre, mit wenigstens einer teilweise mit einem in einem Gas suspendierten, pulverförmigen Material gefüllten Kammer (1) und wenigstens einem Diffusor (3), der nahe dem Boden (4) dieser Kammer (1) einleitbar und in derselben verteilbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor einen Behälter umfaßt, der in dem Boden der Kammer (1) angeordnet ist und mit dieser über ein Gitter (42) in Verbindung steht, durch welches das Gas in diese Kammer (1) eintritt, daß der Behälter mit einer Seitenwand mit einer Gasquelle (6) in Verbindung steht und an der gegenüberliegenden Seite einen Auslaß (45) über eine Rückführleitung (43) zu dieser Gasquelle (6) aufweist und daß Mittel vorgesehen sind, um das Strömungsmengenverhältnis zwischen dem das Gitter durchquerenden Gas und dem zurückgeführten Gas zu steuern.






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