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Verfahren und Vorrichtung zum Verflüssigen und Erhitzen von bituminösen
Stoffen in feuerbeheizten Schmelzanlagen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zum Verflüssigen und Erhitzen von bituminösen Stoffen in feuerbeheizten Schmelzanlagen,
in denen das Schmelzgut auf einem durchlöcherten Boden liegt, durch welchen die
Schmelze kontinuierlich abläuft. Sie betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Ausübung
eines solchen Verfahrens.
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Es sind mehrere Verfahren und Vorrichtungen dieser Art bekannt, bei
denen getrennte Schmelz- und Auffangkammern vorgesehen sind. Bei den bekannten Vorrichtungen
befindet sich jedoch zwischen den Heizgasen und dem Schmelzgut eine Wandung, welche
die unmittelbare Berührung des Schmelzgutes durch die Heizgase verhindert. Da die
Funktion der Schmelze als Wärmeleiter oder als Träger einer Vektionsströmung wegfällt,
kann die Wärmeübertragung bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen nur dort
erfolgen, wo das Schmelzgut die heizenden Wände - sei es die eines Behälters, sei
es die eines Heizrohres - berührt. Diese Stellen sind naturgemäß mehr oder weniger
punktförmig, so daß die wirksame Heizfläche gering ist, und deshalb ist die Wärmeausbeute
bei diesen bekannten Verfahren und Vorrichtungen unbefriedigend.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Verflüssigen und Erhitzen von bituminösen Stoffen zu schaffen, durch die die
Wärmeausbeute erheblich gesteigert wird.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Heizgase durch
die Zwischenräume des Schmelzgutes hindurchgeleitet werden, so daß sie es unmittelbar
berühren und im Gegenstrom die abfließende Schmelze und das nachrückende Schmelzgut
durchströmen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens,
bei welcher in an sich bekannter Weise Schmelzgut und Schmelze mittels eines durchlöcherten
Bodens oder Rostes voneinander getrennt sind, ist in erster Linie dadurch gekennzeichnet,
daß sich unter dem durchlöcherten Boden, der den Schmelzgutraum nach unten abgrenzt,
ein Auffangbehälter für die Schmelze befindet, durch den ein oder mehrere Flammrohre
hindurchführen.
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In Weiterentwicklung des Erfindungsgedankens können sich unter dem
durchlöcherten Boden eine oder mehrere geneigte Rinnen und außerdem ein Auffangbehälter
für die Schmelze befinden.
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Die Erfindung soll nun an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden
Zeichnung ausführlicher beschrieben werden, und zwar zeigt Fig. 1 eine transportable
Schmelzanlage für dis-
kontinuierliche Schmelzentnahme in Längsschnittdarstellung,
F i g. 2 eine transportable Schmelzanlage für kontinuierliche Schmelzentnahme, Fig.
3 eine transportable Schmelzanlage für diskontinuierliche Schmelzentnahme gemäß
Fig.1 in abgewandelter Form, F i g. 4 eine Schmelzanlage, die sich für die Verwendung
bei fahrbaren Teer- und BitiImen-Spritzmaschinen eignet, F i g. 5 einen Schnitt
nach der Linie V-V in Fig. 4.
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Das die Schmelzanlage aufnehmende Gehäuse ist in der Zeichnung mit
1 bezeichnet und durch Trennwände 2, 3 in mehrere übereinandefliegende Räume 4,
5 und 6 unterteilt. Der untere Raum 4 des Gehäuses 1 bildet den Brennraum der Schmelzanlage,
in welchem bei der Verbrennung fester Brennstoffe die Feuerung und bei der Verbrennung
gasförmiger oder flüssiger Brennstoffe der Brenner angeordnet ist. Gemäß F i g.
1 ist im Brennraum 4 ein Gasbrenner, beispielsweise zur Verbrennung von Propangas,
angeordnet.
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An die Trennwand 2 schließt sich bei der Ausführungsform gemäß Fig.
1 ein aufrechtstehendes Flammrohr 8 an, durch welches der Brennraum 4 mit dem Raum
5 in Verbindung steht.
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Der Raum 5 ist näch unten trog- oder wannenförmig ausgebildet und
dient als Auffangbehälier 9 für die flüssige Schmelze. Die Trennwand 3 ist mit Abstand
über dem offenen Ende des Flammrohres 8 im Gehäuse 1 angeordnet und als Rostfläche
ausgebildet, auf welcher das brockenförmige Schmelzgut, wie Teerpech, Bitumen oder
eine ähnliche bituminöse Klebemasse, innerhalb des Vorratsraumes 6 liegt.
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Eine Abschirmung 11 erstreckt sich über das offene Ende des Flammro8.
und ist mit Abstand über
diesem gehalten, so daß die Heizgase durch
das Flammrohr 8 in den oberen Teil des Raumes 5 und aus diesem durch die Rostfläche
3 in den Schmelzgutvorratsraum 6 eintreten können. Im Schmelzgutvorratsraum 6 umströmen
die Heizgase die Schmelzgutbrocken 10 und bewirken dadurch ein allmähliches Absinken
derselben. Die flüssige Schmelze tropft durch die Rostfläche 3 entgegengesetzt zur
Strömungsrichtung der Heizgase in den Auffangbehälter 9, wird aber durch die Abschirmung
11 am Eindringen in das Flammrohr 8 gehindert. Nach dem Durchströmen des Schmelzgutvorratraumes
6 treten die Heizgase durch den Abgasstutzen 12 aus. Das brockenförmige Schmelzgut
10 wird durch eine mit einem Deckel verschließbare Öffnung 13 in den Schmelzgutvorratsraum
eingefüllt. Durch einen verschließbaren Ablaßhahn 14 kann die flüssige Schmelze
aus dem Auffangbehälter 9 entnommen werden. Um ein unerwünschtes Eindringen von
Luft in das Gehäuse 1 bei völlig entleertem Auffangbehälter 9 zu verhindern, ist
der Ablaßhahn 14 über ein Syphon 15 mit dem Behälter 9 verbunden. Ein Überlauf 16,
welcher ebenfalls als Syphon ausgebildet ist, verhindert, daß die Schmelze in das
Flammrohr 8 eindringt.
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Die transportable Schmelzanlage gemäß F i g. 2 ist für kontinuierliche
Entnahme der Schmelze eingerichtet. Zu diesem Zweck ist die Trennwand 2, welche
den Brennraum 4 vom darüberliegenden Raum 5 trennt, als schraubenförmige Rinne 17
ausgebildet, an deren unteres Ende sich ein mit einem Syphon versehener Auslaß 18
anschließt. Die schraubenförmige Rinne 17 ist zwischen der Gehäusewandung 1 und
einem zylindrischen Zentralkörper 19 gehalten.
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Der Zentralkörper 19 ist so ausgebildet, daß ein unmittelbares Eintreten
der Heizgase aus dem Trennraum 4 in den Raum 5 verhindert wird und die Heizgase
nur entlang den Windungen der schraubenförmigen Rinne 17 entgegen der Strömungsrichtung
der flüssigen Schmelze in den Raum 5 eintreten können.
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Aus dem Raum 5 treten die Heizgase durch die Rostfläche 3 in den Schmelzgutvorratsraum
6 und bewirken dort ein Abschmelzen des Schmelzgutes 10.
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In F i g. 3 ist eine Schmelzanlage dargestellt, in deren Gehäuse
1 zusätzlich zu den trogförmigen Auffangbehältern 9 für dieflüssige Schmelze nach
Fig. 1, die schraubenförmige Rinne 17 gemäß F i g. 2 eingebaut ist. Gemäß F i g.
3 wird die von der Rostfläche abtropfende flüssige Schmelze 3 zunächst von der Rinne
17 aufgefangen und sodann allmählich entgegen der Strömungsrichtung der Heizgase
in den trogförmigen Auffangbehälter 9 geführt, aus welchem sie durch den Hahn 14
entnommen werden kann. Die Schmelzanlage, welche in F i g. 4 der Zeichnung dargestellt
ist, eignet sich besonders zur Verwendung bei fahrbaren Teer- und Bitumen-Spritzmaschinen.
Ihr Aufbau entspricht im Prinzip dem Aufbau der transportablen Schmelzanlage gemäß
Fig. 1, unterscheidet sich aber von dieser dadurch, daß im Brennraum 4 mehrere Brenner
7 sitzen und daß der Brennraum 4 durch mehrere Flammrohre 8 a, 8 b, 8 c mit dem
Raum 5 in Strömungsverbindung steht. Dabei ist der Auffangbehälter 9 für die Schmelze
wannenförmig ausgebildet. Der Deckel kann durch eine Stellschraube 21 so eingestellt
werden, daß er den Heizgasen immer in dem Maße den Abzug freigibt, wie es die jeweilige
Intensität der Beheizung erfordert. Mit 11 a, 11 b und llc sind die Abschirmungen
der Flammrohr 8 a, 8 b, 8c gegenüber der Rostfläche 3 bezeichnet.
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In der Zeichnung sind alle gleichen oder gleicliartigen Teile mit
demselben Bezugszeichen versehen.
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Bei allen beschriebenen Schmelzanlagen werden im Brennraum 4 die
Heizgase erzeugt und durch die Durchlässe 8, bzw. 8a, 8b, 8c und 11 in den Ra,ui5
geleitet, in welchem sie sich über den ganzen schnitt verteilen und von unten durch
die Rostfläche 3 in den Schmelzgutvorratsraum 6 eindringen. In diesem kommen sie
mit dem brockenförmigen Schmelzgut 10 in Kontakt, so daß dieses durch die Wärmewirkung
allmählich abschmilzt und durch die Rostfläche 3 entgegen der Strömungsrichtung
der Heizgase in den Auffangbehälter 9 bzw. 17 tropft. Vom Brennraum 4 aus wird die
Wandung 2 des Auffangbehälters 8 erwärmt, so daß die in diesem befindliche Schmelze
warmgehalten wird.
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Dadurch, daß die Heizgase von unten durch die Rostfläche 3 hindurch
auf das Schmelzgut 10 zur Einwirkung kommen, wird eine bestmögliche Ausnutzung der
Wärmeenergie erreicht, und somit die Schmelzleistung bei Verringerung der Betriebskosten
wesentlich erhöht.
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Die naheliegende Vermutung, daß das durchströmende Heizgas durch
ein Zusammensintern des vorher stückigen Schmelzgutes behindert wird, wird durch
die nachfolgenden Überlegungen widerlegt: Unmittelbar nach dem Einfüllen des Schmelzgutes
in die Schmelzanlage ist in jedem Falle genügend Raum für das Durchströmen der Heizgase
vorhanden.
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Der Schmelzvorgang erfolgt nun natürlich da am lel> haftesten,
wo die stärkste Strömung vorhanden ist.
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Da aber, wo die Brocken des- Schmelzgutes aufliegen - sei es auf dem
Rost, sei es auf anderen Brocken ist die unmittelbare Einwirkung der Heizgase nicht
möglich, und in der Nähe dieser Stellen ist sie stark behindert. Daraus ergibt sich,
daß die Auflagestellen langsamer schmelzen als die Umgebung der Sturz mungskanäle.
Dadurch entsteht die Tendenz, die-vor handenen Strömungskanäle (dazu gehören auch
die Durchlässe im Rost) offen zu halten bzw. noch zu erweitern.
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Ein Durchbiegen oder Weichwerden der bituminösen Stoffe wird durch
ihre rheologischen Eigenschaften und durch ihr geringes Wärmeleitvermögen verhindert;
denn wenn sie auch als Kolloide keinen eigentlichen Schmelzpunkt wie die Kristalloide
haben, so erfolgt doch der Übergang von dem Zustand, der innerhalb des hier in Frage
kommenden Zeitraumes als starr bezeichnet werden kann, in den tropfbar-flüssigen
Zustand innerhalb eines relativ kleinen Temperaturbereiches. Daraus ergibt sich,
daß das Material von höherer Temperatur abfließt, und das Material von geringerer
Temperatur praktisch starr ist. Infolge des geringen Wärmeleitvermögens der bituminösen
Stoffe besteht an der Oberfläche des Schmelzgutes ein starkes Temperaturgefälle.
Daraus folgt, daß sich jeweils nur eine sehr dünne Schicht an der Oberfläche des
Schmelzgutes in einem Zustand befindet, der ein Zusammensintern ermöglichen könnte,
während im Innern der einzelnen Brocken eine Temperatur vorherrscht, bei welcher
das Schmelzgut praktisch starr ist.
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Daraus folgt, daß die Tendenz zum Erweitern der Strömungskanäle stärker
ist, als die Tendenz zum Zusammensintern. Diese theoretischen Erwägungen werden
durch die Praxis einwandfrei bestätigt; Bei den diesbezüglichen Versuchen war eine
Quarz litätseiflbuße des Materials infolge der direkten Berührung
der
Heizgase mit der Oberfläche des Schmelzgutes nicht nachweisbar.