本發(fā)明涉及一種用于使砂粒型原材料膨脹的方法，其中原材料通過設(shè)置有用于形成溫度分布的裝置且軸流占主導(dǎo)的基本垂直的加熱的軸朝下掉落，作為軸中熱傳遞的結(jié)果原材料膨脹以形成膨脹顆粒并且所形成的顆粒被傳送到具有輸送流的氣動輸送線中用于進(jìn)一步運送且被傳送至包括分離設(shè)備的裝置，其中分離設(shè)備優(yōu)選地為可連接至氣動輸送線的氣旋器。

現(xiàn)有技術(shù)

WO 2013/053635 A1公開了一種用于從砂粒型原材料產(chǎn)生膨脹顆粒的方法，其中目標(biāo)在于以可控方式調(diào)整膨脹顆粒的封閉表面使得膨脹顆粒不具有吸水性或幾乎不具有吸水性。另外，提供了特別影響膨脹顆粒的表面結(jié)構(gòu)因此影響粗糙度的可能性。為此，該文獻(xiàn)建議提供沿砂粒型原材料的掉落部分布置的多個獨立可控的加熱元件并沿掉落部分執(zhí)行溫度檢測，其中根據(jù)在膨脹工序發(fā)生的區(qū)域下面檢測的溫度控制加熱元件。通過掉落部分所通向的氣動輸送線確保從掉落部分的下端移除膨脹顆粒。

作為軸的垂直對齊的結(jié)果和作為伴隨膨脹工序的附加的引入或抽出工序氣體的結(jié)果，在軸內(nèi)發(fā)生作用于砂粒型原材料的流。具體地，形成近壁的、朝上定向的邊界層流對膨脹工序的質(zhì)量具有積極的作用，這是因為此邊界層流防止砂粒型原材料在軸壁上的任意烘烤。如果膨脹軸朝向頂部閉合，則除了朝上定向的邊界層流以外，還創(chuàng)建了中央的、朝下定向的核心流。此核心流阻止一些上述邊界層流，因此導(dǎo)致了烘干沉積。核心流的影響可通過迄今為止已知的從軸的頭部區(qū)域抽出工藝氣體/將工藝氣體吹入軸的頭部區(qū)域被減少。

上述軸壁上的烘干沉積具有使從軸壁至原材料的熱傳遞劣化的結(jié)果。另外，此結(jié)果是在軸的其它區(qū)域引起附加烘干沉積的邊界層流的斷離。結(jié)果，膨脹工序的質(zhì)量嚴(yán)重劣化并且離開軸的不期望的未膨脹顆粒的比例增加。

由于砂粒型原材料是天然原材料，所以其組成(例如，推進(jìn)劑的比例)具有波動。結(jié)果，以恒定的工序參數(shù)，可能在通過各種可控加熱元件在軸中形成特定溫度分布期間，取決于原材料條件的膨脹工序質(zhì)量不恒定。

在已知的工序中膨脹工序的質(zhì)量僅隨機簡單地被測量然后工序被重新調(diào)整或停止。

因而這可被視為是現(xiàn)有技術(shù)的缺點，不能迅速地檢測到砂粒型原材料的波動組成或烘干沉積的形成，這在每個情況中導(dǎo)致最終產(chǎn)品質(zhì)量的劣化，這是因為未膨脹顆粒的比例增加或者未實現(xiàn)膨脹顆粒的期望屬性。

DE 6608156 U涉及一種用于確定燃燒材料的公升重量的設(shè)備，其中與稱重設(shè)備連接的容器經(jīng)由雙振動篩被連續(xù)填充并且燃燒材料可經(jīng)由排放設(shè)備從容器被連續(xù)排放。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

形成本發(fā)明基礎(chǔ)的目標(biāo)制定是提供從砂粒型原材料產(chǎn)生膨脹顆粒的方法和用于測量體積密度的設(shè)備，不具有所描述的缺點并且確保連續(xù)監(jiān)視膨脹工序的質(zhì)量。所述方法應(yīng)該確保無故障、低維護(hù)的操作。所述設(shè)備應(yīng)該具有簡單可靠設(shè)計的特征。而且，應(yīng)該能夠用本發(fā)明改造現(xiàn)有系統(tǒng)而不需要大的支出。

此目標(biāo)由最初提到的方法實現(xiàn)，由此連續(xù)測量膨脹顆粒的體積密度，在檢測到與至少一個定義的體積密度有偏差后，自動或手動調(diào)整所述軸中的溫度分布和/或自動或手動減少將原材料饋入所述軸中。

本發(fā)明基于如下事實，作為連續(xù)測量體積密度的結(jié)果連續(xù)監(jiān)視膨脹工序的質(zhì)量。如果體積密度改變，則可由此更改膨脹工序。這可一方面通過信號例如警告音通知用戶需要調(diào)整工序來實現(xiàn)，另一方面通過自動化工序?qū)崿F(xiàn)，在自動化工序中系統(tǒng)根據(jù)預(yù)定義的參數(shù)自動更改工序。

如果基于體積密度的變化確定原材料的波動狀況，則該波動狀況可通過更改所述軸中的溫度分布被補償。然而如果作為測量的結(jié)果確定所述軸中的烘干沉積，則可減少原材料的饋入，優(yōu)選地停止原材料的饋入，以防止所述軸中的進(jìn)一步烘干沉積，因而最小化修復(fù)支出。

關(guān)于砂粒型原材料，不僅可使用束縛有水作為推進(jìn)劑的礦砂(例如珍珠石或黑濯石砂)。它還可包括與含水礦物粘結(jié)劑混合的礦塵，在此情況中含水礦物粘結(jié)劑充當(dāng)推進(jìn)劑。在此情況中膨脹工序可如下進(jìn)行：由具有例如20pm的直徑的相對小砂粒組成的礦塵通過粘結(jié)劑形成例如500pm的較大粒。在臨界溫度，礦塵的砂粒的表面變?yōu)樗苄郧倚纬奢^大粒的封閉表面或熔融以形成較大粒的封閉表面。由于單個較大粒的封閉表面通?？偟匦∮谛纬纱溯^大粒所涉及的礦塵的個體砂粒的所有表面之和，所以以這種方式，獲得表面能或表面與體積的比減小。此刻，呈現(xiàn)均具有封閉表面的較大粒，其中粒包括礦砂塵與含水礦物粘結(jié)劑的混合。由于這些礦粒的表面如前為塑性，所以隨后形成水蒸氣可使較大粒膨脹。也就是說，含水礦物粘結(jié)劑被用作推進(jìn)劑。替代地，礦塵也可與推進(jìn)劑混合，其中推進(jìn)劑混雜有優(yōu)選地含水的礦物粘結(jié)劑。例如CaCO₃可用作推進(jìn)劑。在此情況中，膨脹工序可類似于上述工序發(fā)生：具有相對小砂粒尺寸(例如，20pm直徑)的礦塵與推進(jìn)劑和礦物粘結(jié)劑形成較大粒(例如，500pm直徑)。在到達(dá)臨界溫度后，礦塵的砂粒表面變?yōu)樗苄郧倚纬奢^大粒的封閉表面或熔融以形成較大粒的封閉表面。較大粒的封閉表面如前為塑性并且現(xiàn)在能夠通過推進(jìn)劑膨脹。如果礦物粘結(jié)劑是含水的，則可充當(dāng)附加的推進(jìn)劑。因此，在根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選實施方式中，提出了具有推進(jìn)劑的礦物材料包括束縛有水且水充當(dāng)推進(jìn)劑的礦物材料或與充當(dāng)推進(jìn)劑的含水礦物粘結(jié)劑混合的礦塵或與混雜有礦物粘結(jié)劑的推進(jìn)劑混合的礦塵，其中礦物粘結(jié)劑優(yōu)選地含有水且充當(dāng)附加的推進(jìn)劑。為了能夠盡可能有效地實現(xiàn)所給出的方法，除了軸熔爐以外，優(yōu)選地提供具有(彼此獨立)可控的加熱元件以及智能調(diào)節(jié)和控制單元的多個加熱區(qū)。優(yōu)選地隨著沿熔爐軸測量的溫度變化控制加熱元件。

根據(jù)本發(fā)明的方法可例如像WO 2013/053635一樣被配置。因此該申請的全部內(nèi)容被并入本說明書中。

根據(jù)優(yōu)選實施方式，所述輸送流通過抽氣設(shè)備產(chǎn)生。如果抽氣設(shè)備附接在所述輸送線的背離所述軸的端部，則在所述輸送線的整個長度上獲得輸送流，其它元件例如過濾器系統(tǒng)可附接在所述輸送線中。

在另一實施方式中，提出了所述膨脹顆粒通過分離設(shè)備優(yōu)選地氣旋器從所述輸送線中的所述輸送流分離。通過將分離設(shè)備附接在所述輸送線中，能夠分離所述膨脹顆粒。由于所述膨脹顆粒包括所述方法的最終產(chǎn)品，所以具體地通過氣旋器從所述輸送流的集中移除是有利的，這是因為所述氣旋器可連接至容器例如筒倉。

在又一優(yōu)選實施方式中，測量通過所述分離設(shè)備具體地所述氣旋器分離的所述顆粒的體積密度。在工序的這個點處的測量尤其有利，這是因為在輸送線中不需要附加的復(fù)雜單元，例如可能的光學(xué)媒體或分離的測量線。

根據(jù)一個尤其優(yōu)選的實施方式，分離的膨脹顆粒被集中以形成顆粒流并且其可被引導(dǎo)到測量容器中，其中所述測量容器連接至測量設(shè)備以確定體積密度。以這種方式，基于所述測量容器的定義的容積實現(xiàn)體積密度的測量并且實現(xiàn)通過所述測量設(shè)備稱重的質(zhì)量。在這種情況中，所述測量容器的幾何結(jié)構(gòu)應(yīng)該優(yōu)選地被極簡單地配置，優(yōu)選地被配置為圓柱或長方形棱柱。作為集中所述顆粒流的結(jié)果，確保均勻填充所述測量容器使得即使在低工序利用率下所述測量容器也能被充分填充或者能充分快速地檢測到膨脹工序的質(zhì)量變化。

又一優(yōu)選實施方式提供了定量元件被設(shè)置在軸與輸送線之間，通過用于調(diào)節(jié)的裝置調(diào)節(jié)從所述軸轉(zhuǎn)移至所述輸送線的顆粒量使得在作為緩存的所述的定量元件中形成所述顆粒的定義的材料累積，所述材料累積解耦所述軸流與所述輸送流。如果自來自所述輸送線的壓力波動(可能歸因于過濾器的清潔循環(huán))不再影響所述軸流以后所述軸流與所述輸送流解耦，結(jié)果還可減少所述軸中的烘干沉積的頻率，則此布置具體地對所述軸流具有積極的作用。

又一些尤其優(yōu)選實施方式提供了從所述軸的頭部區(qū)域抽出工序空氣或?qū)⒐ば蚩諝獯等胨鲚S的頭部區(qū)域以穩(wěn)定所述軸流的被定向至所述頭部區(qū)域的部分。此變型實現(xiàn)尤其高質(zhì)量的膨脹工序，這是因為作為抽出或吹入工序空氣的結(jié)果，穩(wěn)定流狀況從而未促使促使有害的烘干沉積的次要流。

一種根據(jù)本發(fā)明的用于測量所述膨脹顆粒的體積密度的設(shè)備包括被配置為可連接至氣動輸送線的氣旋器的分離設(shè)備，具有基底表面的用于接收來自被配置為氣旋器的所述分離設(shè)備的所述顆粒流的至少一部分的至少一個測量容器被布置在所述氣旋器下面，所述測量容器連接至測量設(shè)備用于確定所述體積密度。已經(jīng)證明如果所述分離設(shè)備被配置為氣旋器是非常有利的，盡管其它分離設(shè)備也是可行的。

此設(shè)備基于如下事實，通過所述分離設(shè)備(所述氣旋器)分離的所述顆粒被轉(zhuǎn)移到測量容器中以填充所述測量容器并且使其被填滿，全部顆粒流不需要都進(jìn)入所述測量容器中，所述顆粒流的一部分就足夠了。由于所述測量容器在操作狀態(tài)中位于所述氣旋器下面，重力就足夠了。現(xiàn)在可以簡單的方式通過合適的測量設(shè)備使用所述測量容器的定義的容積測量所述體積密度。

在根據(jù)本發(fā)明的用于測量所述膨脹顆粒的體積密度的設(shè)備的又一優(yōu)選實施方式中，用于集中所述顆粒流的裝置優(yōu)選地漏斗被設(shè)置在被配置為氣旋器的所述分離設(shè)備與所述測量容器之間，由此實現(xiàn)尤其簡單的集中。作為形成集中的顆粒流的結(jié)果，即使當(dāng)小顆粒位于所述輸送流中時也能確保填充所述測量容器。

根據(jù)本發(fā)明的用于測量所述膨脹顆粒的體積密度的設(shè)備的又一優(yōu)選實施方式提供了所述測量容器經(jīng)由側(cè)臂連接至所述測量設(shè)備，由此實現(xiàn)所述測量容器在所述顆粒流中的尤其簡單的定位，這也可用于改造已有系統(tǒng)。

在根據(jù)本發(fā)明的用于測量所述膨脹顆粒的體積密度的設(shè)備的又一優(yōu)選實施方式中，所述測量設(shè)備被配置為稱重設(shè)備，優(yōu)選地天平。此重量確定的簡單形式允許技術(shù)上不復(fù)雜且成本有效地測量所述體積密度并且可被安裝而不需要附加的大支出。

根據(jù)根據(jù)本發(fā)明的用于測量所述膨脹顆粒的體積密度的設(shè)備的又一優(yōu)選實施方式，在所述測量容器上提供所述顆粒流的至少一部分的溢流。此變型能夠在所述測量容器完全滿時防止所述顆粒流的累積，由此所述流的超出部分可從所述測量容器優(yōu)選地越過所述測量容器的邊緣逃脫。

在根據(jù)本發(fā)明的用于測量所述膨脹顆粒的體積密度的設(shè)備的又一優(yōu)選實施方式中，所述測量容器具有位于所述基底表面中的開口以允許所述顆粒流的至少一部分連續(xù)排出。此布置確保所述膨脹顆粒的整體產(chǎn)量的某一部分優(yōu)選地60％可連續(xù)流過所述測量容器以能迅速地測量所述體積密度因而確定膨脹質(zhì)量。

根據(jù)根據(jù)本發(fā)明的用于測量所述膨脹顆粒的體積密度的設(shè)備的替代的尤其優(yōu)選實施方式，所述測量容器的基底表面不具有開口，但是提供了一種優(yōu)選地通過樞轉(zhuǎn)循環(huán)清空所述測量容器的設(shè)備。所述測量容器的這種設(shè)計對阻塞不敏感，顆粒的更換通過所提供的清空工序?qū)崿F(xiàn)從而能夠進(jìn)行迅速的測量。通過樞轉(zhuǎn)的清空因可非常簡單地被實現(xiàn)而尤其優(yōu)選。

最初制定的目標(biāo)可由根據(jù)本發(fā)明的用于使用根據(jù)本發(fā)明的用于測量體積密度的設(shè)備實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法的系統(tǒng)解決，所述基本垂直的加熱的軸經(jīng)由所述氣動輸送線連接至被配置為氣旋器的所述分離設(shè)備。

附圖說明

下面是根據(jù)本發(fā)明的方法和根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的詳細(xì)描述。在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的示意圖；以及

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的關(guān)于圖1的詳細(xì)視圖。

具體實施方式

圖1示出了用于使砂粒型原材料1膨脹的系統(tǒng)。在此情況中，原材料1通過垂直的軸4落下，軸4可被用于形成溫度分布3的裝置2加熱，在當(dāng)前實施方式中多個電阻加熱器2被使用。原材料被饋入軸4的頭部區(qū)域15中。由于電阻加熱器2可被單獨控制，所以可沿軸4創(chuàng)建特定的溫度分布3。作為作用于來自軸4的原材料1的熱輻射的結(jié)果，原材料1膨脹以形成膨脹顆粒6。由于軸4的加熱壁和隨之而來的工序空氣16，在軸4中創(chuàng)建了軸流5。

附加的抽氣設(shè)備24被設(shè)置在軸4的頭部區(qū)域15中，從頭部區(qū)域15抽出工序空氣16因而穩(wěn)定軸流5。另外，控制回路25耦接至附加的抽氣設(shè)備24，調(diào)節(jié)抽出的工序空氣16和吸入的環(huán)境空氣的比例。類似地，工序空氣16可通過此附加的抽氣設(shè)備24或這里未示出的另一設(shè)備被吹入頭部區(qū)域15以穩(wěn)定軸流5。

定量元件14位于軸4的下端處，調(diào)節(jié)從軸4輸送到氣動輸送線7的顆粒6的量。在替代實施方式中，不提供定量元件14，結(jié)果軸4直接通向輸送線7。

優(yōu)選地被設(shè)計為風(fēng)扇的抽氣設(shè)備9被安裝在氣動輸送線7的一端，從輸送線7的另一端吸取環(huán)境空氣，所述輸送線7被設(shè)計為與大氣相通因而輸送膨脹顆粒6。氣旋器10位于此輸送線7內(nèi)，顆粒6經(jīng)由氣旋器10從輸送線分離。過濾器系統(tǒng)22位于輸送線7中，優(yōu)選地被設(shè)置在氣旋器10與抽氣設(shè)備9之間，從輸送線7分離小顆粒。通過借由附加的測量設(shè)備23測量差壓，抽氣設(shè)備9的輸送量被控制使得輸送線7中的流速即使在過濾器系統(tǒng)22受污染時仍然保持恒定。

圖2示出了一種用于測量膨脹顆粒6的體積密度的設(shè)備的詳細(xì)視圖，膨脹顆粒6作為顆粒流11通過分離設(shè)備從輸送線7分離，其中分離設(shè)備在這里被設(shè)計為連接至氣動輸送線7的氣旋器10。在此實施方式中，測量容器12在操作狀態(tài)中被安裝在氣旋器10下面，接收在氣旋器10中從輸送線7分離的顆粒流的至少一部分。為了集中此顆粒流11，漏斗18位于氣旋器10與測量容器12之間。優(yōu)選地氣旋器10、漏斗18和測量容器12的縱軸同心以形成一個軸。顆粒流11的不能被測量容器12接收的部分可通過越過測量容器12邊緣的溢流20從其逃脫。測量容器12經(jīng)由側(cè)臂19連接至測量設(shè)備13，測量設(shè)備13被設(shè)計為稱重設(shè)備。因而通過確定稱重設(shè)備中的重量和測量容器12的已知容積，可連續(xù)測量膨脹顆粒6的體積密度。如果確定與期望的體積密度有偏差，則參考經(jīng)驗值修改軸4的溫度分布3或基于經(jīng)驗值減少被饋入軸4的原材料的量，或者基于經(jīng)驗值修改溫度分布和減少被饋入軸4的原材料的量。

圖2還示出了測量容器12具有位于其基底表面上的開口21，顆粒流11的一部分通過開口21連續(xù)排出。這些開口21可具有任意形狀，例如長方形、狹縫、或正方形，優(yōu)選地使用具體圓形開口21。

膨脹顆粒6的典型顆粒直徑在0.5mm至5mm的范圍內(nèi)。為了確保通過測量容器12的連續(xù)流，顆粒直徑與開口21的直徑之間的比優(yōu)選地在1:3與1:100之間，尤其優(yōu)選地在1:5至1:50之間，具體地在1:5至1:25之間。例如，對于2mm的顆粒直徑和30的因子、1:10的比，獲得開口21的直徑為2mm×10＝20mm。

在替代實施方式中，在基底表面17中未提供開口21，這是為什么在此變型中必須以不同的方式完成測量容器12的清空。優(yōu)選地清空通過循環(huán)樞轉(zhuǎn)測量容器12實現(xiàn)，可能通過將測量容器12可旋轉(zhuǎn)地安裝在側(cè)臂19上實現(xiàn)。為了使測量容器回到用于填充顆粒的初始位置，要求測量容器12旋轉(zhuǎn)360°。然而，也可提供兩個或更多個測量容器12，可能通過將測量容器12可旋轉(zhuǎn)地布置在側(cè)臂19上，兩個或更多個測量容器12通過基底表面17彼此對齊并且繞與來自漏斗18的顆粒流垂直延伸的軸可旋轉(zhuǎn)。因而，在兩個測量容器12的情況中，旋轉(zhuǎn)角或樞轉(zhuǎn)角將減小至180°以使測量設(shè)備之一回到用于填充的初始位置，在三個測量容器12的情況中，旋轉(zhuǎn)角或樞轉(zhuǎn)角將減小至120°，或在三個測量容器12的情況中，旋轉(zhuǎn)角或樞轉(zhuǎn)角將減小至90°。在若干測量容器12的情況中，這些測量容器可具有共同的基底表面17。

參考列表

1 砂粒型原材料

2 用于形成溫度分布的裝置

(電阻加熱器)

3 溫度分布

4 軸

5 軸流

6 膨脹顆粒

7 氣動輸送線

8 輸送流

9 抽氣設(shè)備

10 氣旋器

11 顆粒流

12 測量容器

13 測量設(shè)備

14 定量元件

15 頭部區(qū)域

16 工序空氣

17 基底表面

18 漏斗

19 側(cè)臂

20 溢流

21 開口

22 過濾器系統(tǒng)

23 附加的測量設(shè)備

24 附加的抽氣設(shè)備

25 控制回路