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Schachtofen zum Schmelzen von silikatischem Material
Das Schmelzen von silikatischem Material (Gesteinen oder Schlacken) zur Erzeugung von Mineralfasern erfolgt üblicherweise in Schachtöfen unter Verwendung von Koks als Brennstoff und unter Einblasen von Luft in den unteren Teil des Ofens. Moderne Silikat-Schmelzöfen, welche vorzugsweise in den USA entwickelt wurden, sind zirka 4 m hoch, ungefüttert, in ihrer ganzen Höhe mit Wasser gekühlt und weisen eine verhältnismässig grosse Anzahl von Winddüsen kleinen Querschnitts auf.
Im Gegensatz zu den ähnlich gebauten Giesserei-Kupolöfen treten bei diesen Schmelzöfen besondere Schwierigkeiten insofern auf, als infolge des geringen Wärmeinhaltes des Schmelzgutes gegenüber Eisen leicht einKaltblasen desselben eintreten kann, was zu einer Unterbindung der Windzufuhr und damit zu der Beendigung des Schmelzprozesses führt. Man ist dann gezwungen, mit Eisenstangen die kalt gewordene Schlacke in Düsennähe zu beseitigen. Es ist auch üblich, von vornherein eine grössere Anzahl von Düsen, als für den Schmelzprozess notwendig, vorzusehen und die Düsen umschichtig zu benutzen, wobei die kalt gewordene Schlacke der stillgesetzten, Düsen wieder aufgeschmolzen wird. Diese Arbeitsweise bedingt aber eine ständige Kontrolle des Ofens.
Es ist nicht ohne weiteres möglich, bei Schmelzöfen für silikatisches Material den Querschnitt der Winddüsen im Verhältnis zum Ofenquerschnitt, welches bei den üblichen Öfen etwa 1 : 20 bis 1 : 30 beträgt, so gross zu machen, dass der Wind infolge der niedrigen Geschwindigkeit nicht mehr kühlend wirkt.
Arbeitet man mit wenigen grossquerschnittigen Düsen, so zeigt es sich, dass Schmelzgutteilchen leicht in die Düsen fallen und sich dort verfestigen. Wollte man mit einer grossen Anzahl enger Düsen arbeiten, so ergeben sich bauliche Schwierigkeiten, weil dann praktisch Düse an Düse liegt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Schachtöfen zum Schmelzen von silikatischem Material (Gesteinen oder Schlacken) nicht nur einen vollkommen störungsfreien Betrieb zu ermöglichen, sondern darüber hinaus eine wesentliche Steigerung der Schmelzleistung zu erreichen.
Es kommt dabei darauf an, eine möglichst grosse Windmenge in den Ofen zu bringen, u. zw. unter solchen Bedingungen (Geschwindigkeit und Druck), dass ein Kaltblasen der Schmelze an den Winddüsen und auch ein Herausblasen der dünnflüssigen Schmelze in Fetzen aus der Abflussöffnung des Ofens vermieden wird. Der Wind soll vielmehr langsam und weich in das Schmelzgut eintreten und diesem möglichst wenig Wärme entziehen.
Erreicht wird dies gemäss der Erfindung dadurch, dass der Gesamtdüsenquerschnitt zum lichten Ofenquerschnitt ein Verhältnis von l : l, 0 bis 1 : 1, 5 aufweist, wobei die Düsen in an sich bekannter Weise als ein um den Ofen laufender Windschlitz ausgebildet sind, dessen obere innere Begrenzungskante ge-
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Dies kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erzielt werden, dass der obere Ofenteil gegenüber dem unteren Ofenteil nach innen hin eingezogen ist. Es kann aber auch der untere Ofenteil gegenüber dem oberen Ofenteil im Durchmesser vergrössert sein.
Die Ausbildung der Düsen als umlaufender Schlitz ist bei Giesserei-Kupolöfen für einen Sonderfall bekannt (deutsche Auslegeschrift 1133084), bei dem ein schmaler, nach unten offener Windschlitz vor-
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handen ist, aus dem aus Gründen derKühlung der angrenzenden Ofenwandung mit besonders hoher Windgeschwindigkeit geblasen wird. Bei den Giesserei-Kupolöfen liegen ganz allgemeindie Verhältnisse insofern anders, als dort das Schmelzgut erheblich schwerer ist und eine grössere Wärmekapazität aufweist als bei Silikatöfen, so dass ein Kaltblasen oder ein Herausblasen der Schmelze aus dem Ofen nicht eintreten kann.
Die Anwendung von abgeböschten Oberflächen als Eintrittsflächen für die Behandlungsgase bei der
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hervorgeht. Hiebei kommt es zwar auch auf die Bildung einer grossen Oberfläche für den Durchtritt oder das Bestreichen durch die Behandlungsgase an, jedoch nicht, wie im Falle der Erfindung auf den Durchtritt von Verbrennungsluft, welche ein aufgegebenes Schmelzgut-Brennstoffgemisch an der Eintrittsstelle bzw. in unmittelbarer Nähe derselben zum Schmelzen bringt, wobei die Böschung zwischen zwei Begrenzungskanten so gestaltet ist, dass das geschmolzene Material sich auf jeden Fall hinter der Böschung im Ofen sammelt.
Erst durch die erfindungsgemässe Vereinigung der Düsenausbildung als umlaufender Schlitz in Zusammenhang mit einer Ausbildung des Schlitzes mit derart versetzten Begrenzungskanten. dass die Böschung des Schmelzgutes die untere Kante des Schlitzes nicht übersteigt, ist es möglich, einerseits zu einem für den Schmelzvorgang günstigen Verhältnis von Gesamtdüsenquerschnitt zum lichten Ofenquerschnitt und anderseits zu einem vollkommen störungsfreien Betrieb zu gelangen, wobei weiterhin durch die Einstellung dieses Verhältnisses auf l : l, 0 bis l : l, 5 eine erhebliche Steigerung der Schmelzleistung erzielt wird. So ist durch die Erhöhung des Öffnungsverhältnisses von 1 : 30 bei einem üblichen Silikatofen auf 1 : 1,0 gemäss der Erfindung eine Steigerung der Schmelzleistung um 100% zu erreichen.
In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt :
Fig. 1 zeigt einen Schmelzofen, bei welchem der Ofenoberteil-l-und der Ofenunterteil--2-im Aussendurchmesser gleich gehalten sind. Der Oberteil-l-springt nach innen hin mit dem Konus - zurück, so dass zwischen diesem und dem Unterteil --2-- innen ein umlaufender Windschlitz - entsteht, an welchem das Schmelzgut einen Böschungskegel bildet. Der Querschnitt des Wind- schlitzes --4-- steht dabei zum lichten Ofenquerschnitt --5-- in einem Verhältnis von zirka 1 : I, O.
Fig. 2 zeigt einen Schmelzofen, bei welchem der untere Ofenteil-2'-gegenüber dem Ofenober- teil-l'-im Durchmesser vergrössert ist. Es ergibt sich dadurch ebenfalls am Schmelzgut ein Böschungskegel, durch welchen, wie in Fig. 1, das Eintreten desselben in den Windring verhindert wird. Der Querschnitt des Windschlitzes zum lichten Ofenquerschnitt --5-- steht im Verhältnis von zirka 1 : 1, 3.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schachtofen zum Schmelzen von silikatischem Material (Steinen und Schlacken) zum Erzeugen von Mineralfasern, bei dem das mitBrennstoff gemischte Schmelzgut durch Einblasen von Verbrennungsluft (Wind) in unmittelbarer Nähe ihrer Eintrittsstelle zum Schmelzen gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtdüsenquerschnitt zum lichten Ofenquerschnitt ein Verhältnis von 1 : 1, 0 bis 1 : l, 5 aufweist, wobei die Düsen in an sich bekannter Weise als ein um den Ofen laufender Windschlitz (4) ausgebildet sind, dessen obere innere Begrenzungskante gegenüber der entsprechenden unteren Begrenzungskante nach dem Ofeninnem hin so weit zurückgesetzt ist. dass die Böschung des Schmelzgutes die untere Kante des Windschlitzes nicht übersteigt.