(57)【要約】  砂粒状の鉱物性の材料（１）から発泡剤によって発泡グラニュール（２）を製造する方法において、材料が炉シャフト（４）の中で搬送区間（５）に沿って複数の加熱ゾーン（６）を通るように搬送され、砂粒（１）の表面が可塑性になり発泡剤に基づいて砂粒（１）が発泡する臨界温度まで材料（１）が加熱され、材料の装入が空気量とともに下から行われ、材料（１）が、炉シャフト（４）の中で下から上に向かって流れる空気量によって下から上に向かって搬送区間（５）に沿って搬送され、砂粒（１）の発泡は搬送区間（５）の上半分で行われる。本発明によると、材料（１）が予加熱され、それにより材料（１）が炉シャフト（４）の中へ進入する直前に臨界温度よりも低く周囲温度（ＲＴ）よりも高い材料進入温度（Ｔ３）を有することが意図される。
2020517557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
たとえばパーライト砂（１）や黒曜石砂からなる発泡グラニュールを製造するために、砂粒状の鉱物性の材料（１）から発泡剤によって発泡グラニュール（２）を製造する方法であって、
前記材料（１）が炉（３）に装入され、前記材料（１）が前記炉（３）の実質的に垂直に向く炉シャフト（４）の中で搬送区間（５）に沿って垂直方向で互いに分離されて配置された複数の加熱ゾーン（６）を通るように搬送され、各々の前記加熱ゾーン（６）は独立して制御可能な少なくとも１つの加熱部材（７）によって加熱することができ、その際に前記材料（１）が、砂粒（１）の表面が可塑性になり発泡剤に基づいて前記砂粒（１）が発泡する臨界温度まで加熱され、発泡した前記材料（２）が前記炉（３）から送出され、さらに前記材料（１）の装入が空気量とともに下から行われ、前記材料（１）が、前記炉シャフト（４）の中で下から上に向かって流れる、空気流を形成する空気量によって下から上に向かって前記搬送区間（５）に沿って搬送され、前記砂粒（１）の発泡は前記搬送区間（５）の上半分で、好ましくは一番上の３分の１で行われる、方法において、
前記材料（１）が予加熱され、それにより前記材料（１）が前記炉シャフト（４）の中へ進入する直前に臨界温度よりも低く周囲温度（ＲＴ）よりも高い材料進入温度（Ｔ３）を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記空気量が臨界温度よりも低く周囲温度（ＲＴ）よりも高い第２の引き上げられた温度（Ｔ２）まで予加熱されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記材料（１）が前記空気量の中で分散されてから、前記材料（１）が前記炉シャフト（４）の中へ進入することを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記材料（１）が分散前に臨界温度よりも低く周囲温度（ＲＴ）よりも高い第１の引き上げられた温度（Ｔ１）まで予加熱されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記空気量が分散前に第２の引き上げられた温度（Ｔ２）まで予加熱されることを特徴とする、請求項２から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
材料進入温度（Ｔ３）まで前記材料（１）を予加熱する手段として第２の引き上げられた温度（Ｔ２）まで予加熱された前記空気量が少なくとも設けられることを特徴とする、請求項２から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１つのヒータ（９）が設けられ、該ヒータ（９）によって前記材料（１）が備蓄容器（８）の中で分散前に第１の引き上げられた温度（Ｔ１）まで予加熱されることを特徴とする、請求項４から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
材料進入温度（Ｔ３）まで前記材料（１）を予加熱する手段として第２の引き上げられた温度（Ｔ２）まで予加熱された前記空気量だけが設けられることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
第１の引き上げられた温度（Ｔ１）と第２の引き上げられた温度（Ｔ２）との間の差である温度差の絶対値は第１の引き上げられた温度（Ｔ１）の多くとも５０％、好ましくは多くとも３０％、特に好ましくは多くとも１０％であることを特徴とする、請求項４から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記温度差の絶対値は第１の引き上げられた温度（Ｔ１）の多くとも２％であり、前記温度差は好ましくはゼロであることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
第２の引き上げられた温度（Ｔ２）は第１の引き上げられた温度（Ｔ１）よりも低いことを特徴とする、請求項４、５、６、７、９、又は１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
第２の引き上げられた温度（Ｔ２）は前記材料（１）の粒子帯に依存して選択され、第２の引き上げられた温度（Ｔ２）は前記材料（１）の粒子帯が大きいほど低く選択されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記搬送区間（５）に沿って連続する２つの位置（１０）の間で前記材料（１）の温度の第１の低下が検知されると前記加熱部材（７）が残りの搬送区間（５）に沿って臨界温度に依存して制御されて、残りの搬送区間（５）に沿った臨界温度までの、又はこれを超える材料温度の上昇を防止し、又は的確に可能にすることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
送出後に発泡砂粒（２）のサイズ及び／又は密度が好ましくは継続的に決定されることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
発泡砂粒（２）の密度を制御するために最後の加熱ゾーン（１１）の少なくとも１つの前記加熱部材（７）の出力が制御されることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記材料（１）の温度の検知される第１の低下の位置を制御するために最後の加熱ゾーン（１１）の少なくとも１つの加熱部材（７）の出力を除いてすべての加熱ゾーン（６）の加熱部材（７）の出力が制御されることを特徴とする、請求項１３から１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記材料（１）の温度の検知される第１の低下の位置を制御するために第１の引き上げられた温度（Ｔ１）及び／又は第２の引き上げられた温度（Ｔ２）が制御されることを特徴とする、請求項４、５、又は１６に記載の方法。
【請求項１８】
発泡砂粒（２）の密度及び／又はサイズを制御するために第１の引き上げられた温度（Ｔ１）及び／又は第２の引き上げられた温度（Ｔ２）が制御されることを特徴とする、請求項４、５、１４、１５、１６、又は１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
発泡砂粒（２）の密度及び／又はサイズの均一性を制御するために第１の引き上げられた温度（Ｔ１）及び／又は第２の引き上げられた温度（Ｔ２）が制御されることを特徴とする、請求項４、５、又は１４に記載の方法。
【請求項２０】
材料進入温度（Ｔ３）は臨界温度の少なくとも３０％、好ましくは少なくとも９０％であることを特徴とする、請求項１から１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
材料進入温度（Ｔ３）は少なくとも２４０℃、好ましくは少なくとも７２０℃であることを特徴とする、請求項１から２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記搬送区間（５）に沿った前記材料（１）の搬送を補助するために追加的に供給空気（３４）が下から前記炉シャフト（４）に吹き込まれ、及び／又は吸い込まれ、前記供給空気（３４）は前記炉シャフト（４）の中へ進入する前に別の引き上げられた温度（Ｔ４）まで予加熱されることを特徴とする、請求項１から２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
予加熱された前記供給空気（３４）が前記炉シャフト（４）の中へ進入する前に前記空気量の中で分散された前記材料（１）に混和されることを特徴とする、請求項３又は２２に記載の方法。
【請求項２４】
たとえばパーライト砂（１）や黒曜石砂からなる発泡グラニュールを製造するために、砂粒状の鉱物性の材料（１）から発泡剤によって発泡グラニュール（２）を製造する装置であって、
前記装置は上側端部（１２）及び下側端部（１３）を有する実質的に垂直に向く炉シャフト（４）を備えた炉（３）を含み、前記上側端部（１２）及び前記下側端部（１３）の間には垂直方向で互いに分離されて配置された複数の加熱ゾーン（６）を通過する搬送区間（５）が延び、前記加熱ゾーン（６）は前記材料（１）を臨界温度まで加熱して砂粒（１）を発泡させるためにそれぞれ互いに独立して制御可能な少なくとも１つの加熱部材（７）を有し、さらに未発泡の前記材料（１）を空気量とともに前記炉シャフト（４）の前記下側端部（１３）で前記炉シャフト（４）の前記上側端部（１２）に向かって前記炉シャフト（４）に吹き込み、それにより前記空気量が下から上に向かって流れる空気流を構成し、該空気流によって前記材料（１）が下から上に向かって前記搬送区間（５）に沿って搬送されて、前記搬送区間（５）の上半分で、好ましくは一番上の３分の１で発泡するために少なくとも１つの供給手段（１４）が設けられる、装置において、
前記材料（１）が前記炉シャフト（４）の中へ進入するときに臨界温度よりも低く周囲温度（ＲＴ）よりも高い材料進入温度（Ｔ３）を有することを保証するために、前記材料（１）を予加熱するために前記炉シャフト（４）に前置された少なくとも１つの手段が設けられることを特徴とする装置。
【請求項２５】
臨界温度よりも低く周囲温度（ＲＴ）よりも高い第２の引き上げられた温度（Ｔ２）まで前記空気量を予加熱するために前記炉シャフト（４）に前置された少なくとも１つの手段が設けられることを特徴とする、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの供給手段は前記材料（１）を前記空気量の中で分散させるために圧縮空気（１５）と未発泡の材料（１）を供給可能である固体／空気ノズル（１４）を含むことを特徴とする、請求項２４又は２５に記載の装置。
【請求項２７】
臨界温度よりも低く周囲温度（ＲＴ）よりも高い第１の引き上げられた温度（Ｔ１）まで前記材料（１）を予加熱するために前記固体／空気ノズル（１４）に前置された少なくとも１つの手段が設けられることを特徴とする、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
第２の引き上げられた臨界温度（Ｔ２）まで前記空気量を予加熱するための前記少なくとも１つの手段は前記固体／空気ノズル（１４）に前置されることを特徴とする、請求項２６又は２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記材料進入温度（Ｔ３）まで前記材料（１）を予加熱する手段として第２の引き上げられた温度（Ｔ２）まで予加熱された空気量が少なくとも設けられることを特徴とする、請求項２５から２８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３０】
前記材料（１）のための備蓄容器（８）が設けられ、第１の引き上げられた温度（Ｔ１）まで前記材料（１）を予加熱するために前記固体／空気ノズル（１４）に前置された少なくとも１つの前記手段は少なくとも１つのヒータ（９）を含み、該ヒータによって前記備蓄容器（８）の中にある前記材料（１）を予加熱可能であることを特徴とする、請求項２７から２９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３１】
前記材料進入温度（Ｔ３）まで前記材料（１）を予加熱する手段として第２の引き上げられた温度（Ｔ２）まで予加熱された空気量だけが設けられることを特徴とする、請求項２９に記載の装置。
【請求項３２】
第１の引き上げられた温度（Ｔ１）と第２の引き上げられた温度（Ｔ２）との間の差である温度差の絶対値は第１の引き上げられた温度（Ｔ１）の多くとも５０％、好ましくは多くとも３０％、特に好ましくは多くとも１０％であることを特徴とする、請求項２７から３１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３３】
前記温度差の絶対値は第１の引き上げられた温度（Ｔ１）の多くとも２％であり、前記温度差は好ましくはゼロであることを特徴とする、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
第２の引き上げられた温度（Ｔ２）は第１の引き上げられた温度（Ｔ１）よりも低いことを特徴とする、請求項２７、２８、２９、３０、３２、又は３３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３５】
前記搬送区間（５）に沿って前記材料（１）の温度及び／又は温度変化を直接的及び／又は間接的に測定するための材料温度測定手段（２３、２４）が設けられ、ならびに、前記搬送区間（５）に沿って連続する２つの位置（１０）の間で前記材料（１）の好ましくは少なくとも２０℃の温度の第１の低下を検知するために前記材料温度測定手段（２３、２４）及び前記加熱ゾーン（６）の前記加熱部材（７）と接続された制御・調節ユニット（１６）が設けられ、前記加熱部材（７）は残りの前記搬送区間（５）に沿って臨界温度までの、又はこれを超える材料温度の上昇を防止もしくは的確に可能にするために前記制御・調節ユニット（１６）により臨界温度に依存して制御可能であることを特徴とする、請求項２４から３４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３６】
発泡砂粒（２）のサイズ及び／又は密度を好ましくは連続式に決定する手段（１８、１９）が設けられることを特徴とする、請求項２４から３５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３７】
発泡砂粒（２）の密度を制御するために最後の加熱ゾーン（１１）の少なくとも１つの加熱部材の出力が制御されるように設計された制御・調節ユニット（１６）が設けられることを特徴とする、請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
前記制御・調節ユニット（１６）は前記材料（１）の温度の検知される第１の低下の位置を制御するために最後の加熱ゾーン（１１）の少なくとも１つの加熱部材（７）の出力を除いてすべての加熱ゾーン（５）の加熱部材（７）の出力が制御されるように設計されることを特徴とする、請求項３３、３５、３６、３７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３９】
前記制御・調節ユニット（１６）は前記材料（１）の温度の検知される第１の低下の位置を制御するために第１の引き上げられた温度（Ｔ１）及び／又は第２の引き上げられた温度（Ｔ２）が制御されるように設計されることを特徴とする、請求項２７、２８、又は３８に記載の装置。
【請求項４０】
発泡砂粒（２）の密度及び／又はサイズを制御するために第１の引き上げられた温度（Ｔ１）及び／又は第２の引き上げられた温度（Ｔ２）が制御されるように設計された制御・調節ユニット（１６）が設けられることを特徴とする、請求項２７、２８、３６、３７、３８、又は３９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４１】
発泡砂粒（２）の密度及び／又はサイズの均一性を制御するために第１の引き上げられた温度（Ｔ１）及び／又は第２の引き上げられた温度（Ｔ２）が制御されるように設計された制御・調節ユニット（１６）が設けられることを特徴とする、請求項２７、２８、又は３６に記載の装置。
【請求項４２】
材料進入温度（Ｔ３）は臨界温度の少なくとも３０％、好ましくは少なくとも９０％であることを特徴とする、請求項２４から４１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４３】
材料進入温度（Ｔ３）は少なくとも２４０℃、好ましくは少なくとも７２０℃であることを特徴とする、請求項２４から４２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４４】
前記搬送区間（５）に沿った前記材料（１）の搬送を補助するために供給空気（３４）を下から前記炉シャフト（４）に吹き込むため、及び／又は吸い込むために少なくとも１つの手段（３５、１７）が設けられ、前記炉シャフト（４）に前置された、前記供給空気（３４）を別の引き上げられた温度（Ｔ４）まで予加熱するための少なくとも１つの手段（３６）が設けられることを特徴とする、請求項２４から４３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４５】
前記供給空気（３４）を吹き込むため、及び／又は吸い込むための少なくとも１つの前記手段（３５、１７）は管を含み、前記管（１７）は少なくとも区域的に一方では前記固体／空気ノズル（１４）と前記炉シャフト（４）との間に配置されるとともに、他方では前記供給空気（３４）を予加熱する少なくとも１つの手段（３６）と前記炉シャフト（４）との間に配置されることを特徴とする、請求項２６又は４４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえばパーライト砂や黒曜石砂からなる発泡グラニュールを製造するために、砂粒状の鉱物性の材料から発泡剤によって発泡グラニュールを製造する方法に関し、材料が炉に装入され、材料が炉の実質的に垂直に向く炉シャフトの中で搬送区間に沿って垂直方向で互いに分離されて配置された複数の加熱ゾーンを通るように搬送され、各々の加熱ゾーンは独立して制御可能な少なくとも１つの加熱部材によって加熱することができ、その際に材料が、砂粒の表面が可塑性になり発泡剤に基づいて砂粒が発泡する臨界温度まで加熱され、発泡した材料が炉から送出され、さらに材料の装入が空気量とともに下から行われ、材料が、炉シャフトの中で下から上に向かって流れる、空気流を形成する空気量によって下から上に向かって搬送区間に沿って搬送され、砂粒の発泡は搬送区間の上半分で、好ましくは一番上の３分の１で行われる。
【０００２】
さらに本発明は、たとえばパーライト砂や黒曜石砂からなる発泡グラニュールを製造するために、砂粒状の鉱物性の材料から発泡剤によって発泡グラニュールを製造する装置に関し、この装置は、上側端部および下側端部を有する実質的に垂直に向く炉シャフトを備えた炉を含み、両方の端部の間には垂直方向で互いに分離されて配置された複数の加熱ゾーンを通過する搬送区間が延び、加熱ゾーンは材料を臨界温度まで加熱して砂粒を発泡させるためにそれぞれ互いに独立して制御可能な少なくとも１つの加熱部材を有し、さらに未発泡の材料を空気量とともに炉シャフトの下側端部で炉シャフトの上側端部の方向へ炉シャフトに吹き込み、それにより空気量が下から上に向かって流れる空気流を構成し、該空気流によって材料が下から上に向かって搬送区間に沿って搬送されて、搬送区間の上半分で、好ましくは一番上の３分の１で発泡するために少なくとも１つの供給手段が設けられる。
【背景技術】
【０００３】
特許文献１より、１００μｍを下回る非常に小さい粒度を有する鉱物性の材料、特に火山性の岩石からなる砂、たとえばパーライトや黒曜石などを独立気泡発泡させる方法および装置が公知である。その場合、準備された原料砂ができる限り細い粒子帯として、好ましくは圧縮空気を利用しながらまず分散され、引き続き、互いに独立して制御可能な複数の加熱ゾーンを含む垂直方向の発泡シャフトないし炉シャフトに下から装入される。炉シャフト自体の中で、内側の炉シャフト表面から熱放射による熱が粒子に伝達される。さらに対流式の熱伝達プロセスが行われ、すなわち、一方では高温の炉シャフト表面から流動媒体へ、および他方では流動媒体と粒子との間の速度差によって粒子から流動媒体へと行われる。このような対流式の熱伝達プロセスは、発泡製品の均一性の望ましくない低下につながることが示されている。特に、公知の方法および装置によっては、比較的小さな粒子が過発泡し、比較的大きな粒子は不完全にしか発泡ないし膨張しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】オーストリア実用新案公開第１５００１Ｕ１号明細書
【発明の概要】
【０００５】
したがって本発明の課題は、上述した欠点を回避し、発泡グラニュールのいっそう高い均一性を可能にする、非常に小さな粒度を有する材料からなる発泡グラニュール製造するための改良された方法ないし改良された装置を提供することにある。
【０００６】
まず本発明の出発点は、流動媒体の、特に分散のためにも利用される空気の、流速の制御だけでは所望の成果に至らないという知見にある。炉シャフトの中での分散空気のできる限り低い流速によって、比較的粗い（砂）粒子の滞留時間を延ばそうと試みると（長くなる滞留時間は粒子への熱放射によるいっそう高いエネルギー伝達を意味する）、分散空気と材料との間の速度差によって粒子が対流による分散空気へのエネルギー損失を被る。逆に、分散空気のできる限り高い流速によって分散空気と材料との間の速度差を小さく抑えようと試みると、炉シャフトの中での滞留時間が、粒子を軟化温度まで加熱するために十分でなくなる。
【０００７】
そこで本発明の思想は、砂粒状の材料が炉シャフトの中へ進入する前に火山ガラスの軟化点を下回る、ないしはそれぞれの砂粒状の材料の臨界温度を下回る温度まで加熱されることにある。このような前置される予加熱の程度によって、粒子から媒体へ伝達される熱量およびこれに伴って発泡時点を非常に精密に−加熱ゾーンの内部においても−制御することができる。このとき（予加熱の）温度の引き上げは発泡のいっそう早期の開始を惹起し、通常はいっそう軽いグラニュールをもたらす。（予加熱の）温度の低下はこれと反対の効果をもたらす。さらに別の利点は、低減される熱放出によって、粒子におけるいっそう均一な温度分布およびこれに伴っていっそう均等な発泡結果が実現されることにある。
【０００８】
材料の予加熱は−等エンタルピー膨張の検知およびシャフト内の温度プロフィルの適合化に加えて−、発泡結果に的確に影響を及ぼすという追加の可能性を提供する。特に予加熱によって、発泡が最後のシャフト部材ないし上半分で、好ましくは炉シャフトの中の搬送区間の一番上の３分の１で行われて、それ以前には決して行われないことを保証することができる。
【０００９】
したがって、たとえばパーライト砂や黒曜石砂からなる発泡グラニュールを製造するために、砂粒状の鉱物性の材料から発泡剤によって発泡グラニュールを製造する方法において、材料が炉に装入され、材料が炉の実質的に垂直に向く炉シャフトの中で搬送区間に沿って垂直方向で互いに分離されて配置された複数の加熱ゾーンを通るように搬送され、各々の加熱ゾーンは独立して制御可能な少なくとも１つの加熱部材によって加熱することができ、その際に材料が、砂粒の表面が可塑性になり発泡剤に基づいて砂粒が発泡する臨界温度まで加熱され、発泡した材料が炉から送出され、さらに材料の装入が空気量とともに下から行われ、材料が、炉シャフトの中で下から上に向かって流れる、空気流を形成する空気量によって下から上に向かって搬送区間に沿って搬送され、砂粒の発泡は搬送区間の上半分で、好ましくは一番上の３分の１で行われ、本発明によると、材料が予加熱され、それにより材料が炉シャフトの中へ進入する直前に臨界温度よりも低く周囲温度よりも高い材料進入温度を有することが意図される。
【００１０】
すなわち、このとき加熱ゾーンは炉シャフトを定義し、ないし炉シャフトとは、加熱ゾーンが配置されている炉の区域であると理解される。
【００１１】
「実質的に垂直に向く」とは、たとえば製造技術上の許容誤差に基づき、垂直方向に対するわずかな差異が起こり得ることであると理解される。
【００１２】
材料進入温度とは、炉シャフトの中へ進入する直前に、装入材料にわたって平均して材料が有している材料の温度であると理解される。この材料進入温度は、既知のエネルギー注入と既知の質量流量とを通じて少なくとも計算により判定可能である。材料進入温度を測定できることも考えられる。
【００１３】
周囲温度は炉の外部の周囲で、さらには材料が炉シャフトの中へ進入する領域のすぐ近傍で測定されるのが好ましい。
【００１４】
これに準じて、たとえばパーライト砂や黒曜石砂からなる発泡グラニュールを製造するために、砂粒状の鉱物性の材料から発泡剤によって発泡グラニュールを製造する装置において、この装置は、上側端部および下側端部を有する実質的に垂直に向く炉シャフトを備えた炉を含み、両方の端部の間には垂直方向で互いに分離されて配置された複数の加熱ゾーンを通過する搬送区間が延び、加熱ゾーンは材料を臨界温度まで加熱して砂粒を発泡させるためにそれぞれ互いに独立して制御可能な少なくとも１つの加熱部材を有し、さらに未発泡の材料を空気量とともに炉シャフトの下側端部で炉シャフトの炉シャフトに吹き込み、それにより空気量が下から上に向かって流れる空気流を構成し、該空気流によって材料が下から上に向かって搬送区間に沿って搬送されて、搬送区間の上半分で、好ましくは一番上の３分の１で発泡するために少なくとも１つの供給手段が設けられ、本発明によると、材料が炉シャフトの中へ進入するときに臨界温度よりも低く周囲温度よりも高い材料進入温度を有することを保証するために、材料を予加熱するために炉シャフトに前置された少なくとも１つの手段が設けられることが意図される。上で述べたことに準じて、材料進入温度は、供給手段と炉シャフトの間に配置された領域での材料の温度である。
【００１５】
材料を予加熱するために、特に空気量が適している。それに応じて本発明による方法の１つの好ましい実施形態では、臨界温度よりも低く周囲温度よりも高い第２の引き上げられた温度まで空気量が予加熱されることが意図される。すなわち、第２の引き上げられた温度まで予加熱された空気を、材料進入温度まで材料を予加熱するために利用することができる。このとき材料進入温度は第２の引き上げられた温度と等しくないのが好ましく、第２の引き上げられた温度よりも低いのが特別に好ましい。
【００１６】
これに準じて、本発明による装置の１つの好ましい実施形態では、臨界温度よりも低く周囲温度よりも高い第２の引き上げられた温度まで空気量を予加熱するために炉シャフトに前置された少なくとも１つの手段が設けられることが意図される。
【００１７】
本発明による方法の１つの好ましい実施形態では、材料が炉シャフトの中へ進入する前に材料が空気量の中で分散されることが意図される。それに応じて、分散された材料は炉シャフトの中へ進入する直前に、すでに上に記載したとおり、少なくとも計算により判定可能である材料進入温度を有する。分散は、材料ができる限り均一な空間的分布をもって炉シャフトの中へ進入し、その後にこれを貫流することを保証する。その後に発泡した微小球の不慮の凝集につながることになる、発泡するべき砂粒子の不慮の凝集の形成がそれによって防止される
それに準じて、本発明による装置の１つの好ましい実施形態では、少なくとも１つの供給手段が、材料を空気量の中で分散させるために圧縮空気と未発泡材料とを供給可能である固体／空気ノズルを含むことが意図される。すなわち、空気量は圧縮空気によって提供ないし形成される。それに応じて空気量の上に述べた予加熱も、圧縮空気の予熱ないし予加熱によって行うことができる。このような予加熱は、たとえば圧縮空気容器内での加熱によって可能にすることができる。
【００１８】
予加熱された空気量ないし圧縮空気による材料の予加熱の代替または追加として、本発明による方法の１つの好ましい実施形態では、材料が分散の前に、臨界温度よりも低く周囲温度よりも高い第１の引き上げられた温度まで予加熱されることが意図される。このとき原則として、第１の引き上げられた温度は、分散の前またはノズルの前における材料にわたって平均化された温度である。すなわち個々の砂粒は、第１の引き上げられた温度とは相違する温度を有することがあり得る。
【００１９】
これに準じて、本発明による装置の１つの好ましい実施形態では、臨界温度よりも低く周囲温度よりも高い第１の引き上げられた温度まで材料を予加熱するために固体／空気ノズルに前置された少なくとも１つの手段が設けられることが意図される。
【００２０】
空気量の予加熱の設計的に簡素な具体化を可能にするために、本発明による方法の１つの好ましい実施形態では、空気量が分散前に第２の引き上げられた温度まで予加熱されることが意図される。
【００２１】
これに準じて、本発明による装置の１つの好ましい実施形態では、第２の引き上げられた臨界温度まで空気量を予加熱するために少なくとも１つの手段が固体／空気ノズルに前置されることが意図される。
【００２２】
上記に基づき、本発明による１つの好ましい実施形態では、材料進入温度まで材料を予加熱する手段として、少なくとも、第２の引き上げられた温度まで予加熱された空気量が設けられることが意図される。すなわち、材料進入温度まで材料を予加熱するためにさらに別の手段が追加的に設けられていてもよい。
【００２３】
これに準じて、本発明による装置の１つの好ましい実施形態では、材料進入温度まで材料を予加熱する手段として、少なくとも、第２の引き上げられた温度まで予加熱された空気量が設けられることが意図される。
【００２４】
その代替または追加として、本発明による方法の１つの好ましい実施形態では、少なくとも１つのヒータが設けられ、このヒータによって備蓄容器の中の材料が分散前に第１の引き上げられた温度まで予加熱されることが意図される。すなわち、このことは材料進入温度までの材料加熱に寄与するか、または前述した単独の加熱部をなす。
【００２５】
これに準じて、本発明による装置の１つの好ましい実施形態では、材料のための備蓄容器が設けられ、第１の引き上げられた温度まで材料を予加熱するために固体／空気ノズルに前置される少なくとも１つの手段は少なくとも１つのヒータを含み、このヒータによって備蓄容器の中にある材料を予加熱可能であることが意図される。
【００２６】
本発明による方法のコストを少なく抑えるために、本発明による方法の１つの好ましい実施形態では、材料進入温度まで材料を予加熱する手段として、第２の引き上げられた温度まで予加熱された空気量だけが設けられることが意図される。特にこのケースでは予加熱のために、材料のための加熱された備蓄容器が設けられない。
【００２７】
これに準じて、本発明による装置の１つの好ましい実施形態では、材料進入温度まで材料を予加熱する手段として、第２の引き上げられた温度まで予加熱された空気量だけが設けられることが意図される。
【００２８】
空気量が予加熱されるだけでなく、第１の引き上げられた温度への材料の予加熱も行われるケースについては、第１および第２の引き上げられた温度ができる限り等しいのが特別に均等な発泡結果にとって好ましいことが判明している。したがって本発明による方法の１つの好ましい実施形態では、第１の引き上げられた温度と第２の引き上げられた温度との間の差である温度差の絶対値が、第１の引き上げられた温度の高くとも５０％、好ましくは高くとも３０％、特別に好ましくは高くとも１０％であることが意図される。
【００２９】
これに準じて、本発明による装置の１つの好ましい実施形態では、第１の引き上げられた温度と第２の引き上げられた温度との間の差である温度差の絶対値が、第１の引き上げられた温度の高くとも５０％、好ましくは高くとも３０％、特別に好ましくは高くとも１０％であることが意図される。
【００３０】
発泡結果を特別に簡単に最適化するために、本発明による方法の特別に好ましい実施形態では、温度差の絶対値が第１の引き上げられた温度の高くとも２％であり、温度差は好ましくはゼロであることが意図される。
【００３１】
これに準じて、本発明による装置の特別に好ましい実施形態では、温度差の絶対値が第１の引き上げられた温度の高くとも２％であり、温度差は好ましくはゼロであることが意図される。
【００３２】
本発明による方法の１つの好ましい実施形態では、第２の引き上げられた温度は第１の引き上げられた温度よりも低いことが意図される。それによって小さな粒子ないし粒がその後に、特に分散されるときに、大きいものよりも強い冷却を受け、このことは後続の炉シャフトの中で、小さい粒子の広い比表面積に基づいて補償される。それにより、品質的にいっそう均一な最終製品を得ることができる。
【００３３】
これに準じて、本発明による装置の１つの好ましい実施形態では、第２の引き上げられた温度が第１の引き上げられた温度よりも低いことが意図される。
【００３４】
粒子帯に依存して発泡結果をさらに最適化するために、本発明による方法の特別に好ましい実施形態では、第２の引き上げられた温度が材料の粒子帯に依存して選択され、第２の引き上げられた温度は材料粒子帯が広くなるほど低く選択されることが意図される。
【００３５】
すでに冒頭で記したとおり、温度降下すなわち材料温度の急激な低下を帰結する等エンタルピー膨張プロセスの検知や、シャフト内の温度プロフィルの相応の適合化には追加の制御可能性が存在する。すなわちこのような温度降下は、炉シャフト内の調整される温度プロフィルの帰結なのではなく、等エンタルピー膨張に原因が帰せられる。温度降下ないし等エンタルピー膨張プロセスを検知することで、発泡した粒子の表面特性に的確に影響を及ぼすことができる。たとえば、表面の亀裂を阻止して特に全面的に独立気泡の発泡粒子を得るために、臨界温度を超える、再度の温度上昇を防止することができる。あるいは、発泡粒子の表面の亀裂が意図的に容認もしくはさらに実現されるべきときには、このような再度の温度上昇を意図的に開始させることができる。それに応じて本発明による方法の１つの好ましい実施形態では、搬送区間に沿って連続する２つの位置の間で材料の温度の第１の低下が検知されたとき、残りの搬送区間に沿って臨界温度までの、またはこれを超える材料温度の上昇を防止もしくは的確に可能にするために、加熱部材が残りの搬送区間に沿って臨界温度に依存して制御されることが意図される。
【００３６】
これに準じて、本発明による装置の１つの好ましい実施形態では、搬送区間に沿って連続する２つの位置の間での材料の温度の好ましくは少なくとも２０℃の第１の低下を検知するために、搬送区間に沿って材料の温度および／または温度変化を直接的および／または間接的に測定するための材料温度測定手段が設けられ、ならびに、材料温度測定手段および加熱ゾーンの加熱部材と接続された制御・調節ユニットが設けられ、残りの搬送区間に沿って臨界温度までの、またはこれを超える材料温度の上昇を防止もしくは的確に可能にするために、加熱部材を制御・調節ユニットにより臨界温度に依存して制御可能であることが意図される。
【００３７】
発泡プロセスないし膨張プロセスをいっそう精密に制御できるようにするために、本発明による方法の１つの好ましい実施形態では、送出後に発泡した砂粒子のサイズおよび／または密度が好ましくは継続的に決定されることが意図される。そのために、かさ密度測定が意図されるのが好ましい。これはたとえば発泡グラニュールの６０−９０％を恒常的にかさ重量に関して検査することができる。測定によって発泡結果を継続的に検査することができ、発泡結果が所望の発泡結果と相違するときには、方法パラメータを即座に適合化することができる。すなわち、発泡した砂粒の密度を的確に制御することができる。
【００３８】
これに準じて、本発明による装置の１つの好ましい実施形態では、発泡した砂粒のサイズおよび／または密度を好ましくは継続的に決定する手段が設けられることが意図される。
【００３９】
発泡粒子の密度の特別に効率的な制御のために、本発明による方法の特別に好ましい実施形態では、発泡した砂粒の密度を制御するために、最後の加熱ゾーンの少なくとも１つの加熱部材の出力が制御されることが意図される。このとき特に出力を所望の値に合わせて、または所望の値範囲内の値に合わせて制御することができる。このようにして、発泡した砂粒の密度ならびに均一性を少なくとも大まかに制御することができる。
【００４０】
これに準じて、本発明による装置の特別に好ましい実施形態では、発泡した砂粒の密度を制御するために最後の加熱ゾーンの少なくとも１つの加熱部材の出力が制御されるように設計された制御・調節ユニットが設けられることが意図される。これは、温度制御のためにも利用される同一の制御・調節ユニットであってよい。制御・調節ユニットは密度を決定する手段と接続され、ならびに、最後の加熱ゾーンの少なくとも１つの加熱部材と接続される。
【００４１】
搬送区間に沿った加熱ゾーンでの温度ないし温度プロフィルの調整のために、等エンタルピー膨張−およびこれに伴って温度降下−が行われる搬送区間の場所ないし領域を、少なくとも大まかに調整することができる。特に、搬送区間の終点に向かって発泡をシフトさせることができる。特にこの制御は、最後の加熱ゾーンの直前で発泡が行われるように行うことができる。それに応じて、本発明による方法の１つの好ましい実施形態では、材料の温度の検知される第１の低下の位置を制御するために、最後の加熱ゾーンの少なくとも１つの加熱部材の出力を除いてすべての加熱ゾーンの加熱部材の出力が制御されることが意図される。すなわち、最後の加熱ゾーンを除くすべての加熱ゾーンの加熱部材の出力が、特定の所望の値に合わせて、または特定の所望の値範囲内の値に合わせて制御される。
【００４２】
これに準じて、発明による装置の１つの好ましい実施形態では、制御・調節ユニットは、材料の温度の検知される第１の低下の位置を制御するために、最後の加熱ゾーンの少なくとも１つの加熱部材の出力を除いてすべての加熱ゾーンの加熱部材の出力が制御されるように設計されることが意図される。
【００４３】
ただしその代替または追加として、搬送区間に沿っての温度降下の位置に影響を及ぼすために、材料進入温度を制御することもできる。このように、当該位置のきわめて細かい調整が可能である。材料進入温度は、特に、第１および／または第２の引き上げられた温度を適切に選択することで調整することができる。したがって、本発明による方法の１つの好ましい実施形態では、材料の温度の検知される第１の低下の位置を制御するために、第１の引き上げられた温度および／または第２の引き上げられた温度が制御されることが意図される。
【００４４】
これに準じて、本発明による装置の１つの好ましい実施形態では、制御・調節ユニットは、材料の温度の検知される第１の低下の位置を制御するために、第１の引き上げられた温度および／または第２の引き上げられた温度が制御されるように設計されることが意図される。
【００４５】
本発明による方法の１つの好ましい実施形態では、発泡した砂粒の密度および／またはサイズを制御するために、第１の引き上げられた温度および／または第２の引き上げられた温度が制御されることが意図される。すなわち、第１および／または第２の引き上げられた温度は、所望の値をとるように、または所望の値範囲内の値をとるように制御される。それにより、発泡が行われる点ないし領域を搬送区間に沿って、特に搬送区間の終点に向かって、特別に細かくシフトさせることができるだけでなく、このようにして、発泡した砂粒の密度および／またはサイズならびに均一性も特別に細かく制御することができる。このとき密度および／またはサイズが制御量として利用されるのが好ましい。
【００４６】
これに準じて、本発明による装置の１つの好ましい実施形態では、発泡した砂粒の密度および／またはサイズを制御するために、第１の引き上げられた温度および／または第２の引き上げられた温度が制御されるように設計された制御・調節ユニットが設けられることが意図される。これは、温度制御のためにも利用される同一の制御ユニットであってよい；制御・調節ユニットは、密度および／またはサイズを決定する手段と接続され、ならびに、第１の引き上げられた温度まで材料を予加熱するための少なくとも１つの手段、および／または第２の引き上げられた温度まで空気量を予加熱するための少なくとも１つの手段と接続される。
【００４７】
上記に基づき、密度および／またはサイズの均一性も制御量として援用することができ、第１および／または第２の引き上げられた温度は、これが所望の値をとるように、または所望の値範囲内の値をとるように制御される。それに応じて、本発明による方法の１つの好ましい実施形態では、発泡した砂粒の密度および／またはサイズの均一性を制御するために第１の引き上げられた温度および／または第２の引き上げられた温度が制御されることが意図される。
【００４８】
これに準じて、本発明による装置の１つの好ましい実施形態では、発泡した砂粒の密度および／またはサイズの均一性を制御するために第１の引き上げられた温度および／または第２の引き上げられた温度が制御されるように設計された制御・調節ユニットが設けられることが意図される。これは、温度制御のため（材料進入温度まで材料を予加熱するため）にも利用される同一の制御・調節ユニットであってよい；制御・調節ユニットは、密度および／またはサイズの均一性を決定するために、密度および／またはサイズを決定する手段と接続され、ならびに、第１の引き上げられた温度まで材料を予加熱するための少なくとも１つの手段、および／または第２の引き上げられた温度まで空気量を予加熱するための少なくとも１つの手段と接続される。
【００４９】
本発明による方法の１つの好ましい実施形態では、材料進入温度が臨界温度の少なくとも３０％、好ましくは少なくとも９０％であることが意図される。これに準じて、本発明による装置の１つの好ましい実施形態では、材料進入温度が臨界温度の少なくとも３０％、好ましくは少なくとも９０％であることが意図される。このようにして、実際に特別に簡単ないし確実に均一な発泡結果を得ることができる。
【００５０】
特にパーライト砂および／または黒曜石砂の発泡の場合に、特別に簡単ないし確実に均一な発泡結果を実現できるようにするために、本発明による方法の１つの好ましい実施形態では、材料進入温度が少なくとも２４０℃、好ましくは少なくとも７２０℃であることが意図される。これに準じて、本発明による装置の１つの好ましい実施形態では、材料進入温度が少なくとも２４０℃、好ましくは少なくとも７２０℃であることが意図される。
【００５１】
本発明による方法の１つの好ましい実施形態では、搬送区間に沿った材料の搬送を補助するために、炉シャフトの中への下からの供給空気が追加的に吹き込まれ、および／または吸い込まれることが意図され、供給空気は炉シャフトの中へ進入する前に別の引き上げられた温度まで予加熱される。このさらに引き上げられた温度も、周囲温度より高く臨界温度より低いのが好ましい。原料砂は下から装入されるので、重力に抗して炉シャフトを通るように搬送されなければならず、このことはいわば空気圧式に行われ、供給空気はこのような空気圧式の搬送を補助する。炉シャフトの中で材料が迅速に加熱される。供給空気の予加熱は、予加熱により生成される材料の加熱の特に大きすぎる部分が、対流によって供給空気へ伝達されることを防止する。このように、原料砂と供給空気がそれぞれ炉シャフトの中への進入前に予加熱ないし前加熱されることによって、いっそう短い炉シャフトを構成し、ないしは大幅に精密に制御することができる。
【００５２】
これに準じて、本発明による装置の１つの好ましい実施形態では、搬送区間に沿って材料の搬送を補助するために供給空気を下から炉シャフトの中へ吹き込み、および／または吸い込むために少なくとも１つの手段が設けられ、炉シャフトに前置された、別の引き上げられた温度まで供給空気を予加熱する少なくとも１つの手段が設けられることが意図される。吹き込みをする手段（たとえばベンチレータやファンまたはコンプレッサ）は炉シャフトに前置され、吸い込みをする手段（たとえばベンチレータやファン）は炉シャフトに後置されるのが好ましく、供給空気はいずれのケースでも下から炉シャフトの中に進入する。
【００５３】
本発明による方法の特別に好ましい実施形態では、予加熱された供給空気が炉シャフトの中へ進入する前に、空気量の中で分散された材料に混和されることが意図される。このことは、特別に簡単な技術上ないし設計上の具体化を可能にする。このとき供給空気は、分散した材料の温度と少なくとも同じ高さの温度まで予加熱されるのが好ましい。このことは、供給空気の混和に基づく材料の冷却を防止する。
【００５４】
これに準じて、本発明による装置の１つの好ましい実施形態では、供給空気の吹き込みおよび／または吸い込みをする手段は管を含むことが意図され、この管は少なくとも区域的に、一方では固体／空気ノズルと炉シャフトとの間に配置されるとともに、他方では、供給空気を予加熱する少なくとも１つの手段と炉シャフトとの間に配置される。すなわち管の配置は、これを介して予加熱された空気が固体／空気ノズルと炉シャフトないし炉シャフトの下側端部との間の領域へ搬送することができるようになっている。
【００５５】
次に、実施例を参照しながら本発明について詳しく説明する。図面は一例であり、発明思想を図示してはいるが、決してこれを限定するものではなく、ましてや完結的に再現するものでもない。
【００５６】
図面は次のものを示す：
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明による方法の第１の実施形態を実施するための本発明による装置の第１の実施形態を示す流れ図であり、発泡するべき材料が加熱された圧縮空気により予加熱され、圧縮空気は、材料が炉シャフトの中へ進入する前に中で分散される空気量を形成する。
【図２】本発明による方法の第２の実施形態を実施するための本発明による装置の第２の実施形態を示す流れ図であり、発泡するべき材料が加熱された備蓄容器により予加熱されてから分散されて、その後に炉シャフトの中へ進入する。
【図３】本発明による方法の第３の実施形態を実施するための本発明による装置の第３の実施形態を示す流れ図であり、発泡するべき材料が加熱された圧縮空気と加熱された備蓄容器との両方によって予加熱されてから、炉シャフトの中へ進入する。
【図４】本発明による方法の第４の実施形態を実施するための本発明による装置の第４の実施形態を示す流れ図であり、図３に示す第３の実施形態に比べて追加的に予加熱された供給空気が炉シャフトの中へ下から吹き込まれる。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
図１は、発泡微小球２ないし発泡グラニュール２を製造するための発明による方法の第１の実施形態を実施することができる、本発明による装置の第１の実施形態の模式図を示している。発泡微小体２の出発材料は、砂状ないし粉状の特に鉱物性の材料と発泡剤である。図示した実施例ではパーライト砂１が材料として想定されており、パーライトには、発泡プロセスのときに発泡剤として機能する水が結合している。パーライト砂粒１の直径は、典型的には１００μｍよりも小さい。
【００５９】
発泡プロセスを実行するために、本発明による装置は、実質的に垂直に−すなわち、たとえば製造技術上の許容誤差に基づく垂直方向からのわずかな差異はあり得る−、下側端部１３から上側端部１２へ下から上に向かって延びる炉シャフト４を備える炉３を含んでいる。それぞれの端部１３、１２の間に、図１では破線によって示唆する搬送区間５が延びている。この線は、炉シャフト４の半径方向の中心も同時に表している。
【００６０】
炉シャフト４の中に、相上下して、ないしは搬送方向１９で見て相並んで配置された複数の加熱ゾーン６が設けられ、これらを通って搬送区間５が続いている。すなわち、加熱ゾーン６は炉シャフト４を定義し、ないしは炉シャフト４とは、加熱ゾーン６が中に配置されている炉３の区域であると理解される。
【００６１】
各々の加熱ゾーン６は、独立して制御可能な少なくとも１つの加熱部材７を備えており、これは特に電気式の加熱部材７であってよい。加熱部材７により、炉３ないし炉シャフト４の中のパーライト砂１を、パーライト砂粒１の表面が可塑性になりパーライト砂粒１が発泡剤−本例では水蒸気−に基づいて発泡する臨界温度にすることができる。
【００６２】
パーライト砂１は、空気量とともに下側端部１３のところで炉３ないし炉シャフト４へ装入されて、上側端部１２の方向へ、すなわち下から上に向かって吹き込まれる。このような吹き込みのために、固体／空気ノズル１４が設けられている。これに一方では、備蓄容器８の中で保管されているパーライト砂１が調量ウォーム２０を介して供給される。他方では、圧縮空気１５が圧縮空気容器２１から固体／空気ノズル１４に供給される。このとき圧縮空気１５は、空気供給部２６を介して空気が供給されるファン／コンプレッサ２５によって生成されて、圧縮空気容器２１に吹き込まれる。
【００６３】
固体／空気ノズル１４は、下から上に向かって流れる空気流が形成され、これによってパーライト砂１が下から上に向かって搬送区間５に沿って搬送方向１９へ搬送されることを保証する。下から上に向かっての搬送により、炉シャフト４内でのパーライト砂１ないし発泡グラニュール２の滞留時間が管理不能に長くなることが基本的に防止される。それと同時に、発泡が炉シャフト４ないし搬送区間５の上半分で、好ましくは一番上の３分の１で、初めて行われることを保証することができ、それにより、炉シャフト４の内壁へのパーライト砂１ないし発泡グラニュール２の焼き付きを回避することができ、ならびに、パーライト砂１ないし発泡グラニュール２の個々の粒子が相互にくっつくのを回避することができる。
【００６４】
典型的には、パーライト砂１は発泡する直前に約７８０℃を有する。パーライト砂粒１が膨張する発泡プロセスは等エンタルピープロセスなので、パーライト砂１は発泡のとき典型的には約５９０℃まで冷却され、このことは温度降下とも呼ばれる。材料に応じて温度降下は少なくとも２０℃、特に少なくとも１００℃である。温度降下の検知、ないし炉シャフト４内で温度降下が起こる位置の検知は、特に発泡グラニュール２の表面構造ないし表面特性に影響を及ぼすために、加熱部材７を残りの搬送区間５に沿って的確に制御できるようにすることを可能にする。
【００６５】
それに応じて、−等エンタルピー膨張に基づく−温度降下の位置を、ないしは材料の温度が最初に低下する位置を決定できるようにするために、搬送区間５に沿って温度測定のための多数の位置１０が設けられている。図示した実施例では、温度測定のために温度センサ２３が設けられており、これらが制御・調節ユニット１６と接続され（破線によって示唆）、そのデータが制御・調節ユニット１６によって評価される。
【００６６】
あるいは、絶対温度測定を実行するのでなく、加熱部材７の消費出力を決定し、ないしはそのような消費出力が搬送区間５に沿ってどのように変化しているかを決定することも考えられる。相応の出力測定は、図示した実施形態では加熱ゾーン６の加熱部材７について設けられる電流測定器ないし出力測定器２４によって実行することができる。電流測定器ないし出力測定器２４は、図示した実施形態では、電流測定器ないし出力測定器２４のデータを評価することができる制御・調節ユニット１６と相応に接続される（破線によって示唆）。
【００６７】
発泡プロセスおよびこれに伴って起こる温度降下の直後には、発泡グラニュール２と加熱部材７の間の温度差は、発泡プロセスの直前のパーライト砂１と加熱部材７の間の温度差よりも明らかに大きい。それに応じて熱流も増加する。すなわち、１つの加熱ゾーン６から次の加熱ゾーンへと確認される熱流ないし加熱部材７の消費出力の変化は増加であり、それに対して、発泡プロセス前のパーライト砂１の連続式の加熱に基づき、搬送区間５に沿った消費出力の変化は減少である。
【００６８】
制御をするために、特に、温度降下後に残っている搬送区間５に沿って制御をするために、加熱部材７も制御・調節ユニット１６と接続されており（破線によって示唆）、それにより、残りの搬送区間５に沿って臨界温度までの、またはこれを超える材料温度の上昇を的確に防止したり可能にしたりすることができる。
【００６９】
このようにして生成される発泡微小球２は、典型的には１５０μｍ以下の直径を有する。最終製品で実際に個々の発泡微小球２を得て、発泡微小球２の凝集の形態の大きすぎる粒子を得るのではないようにするために、炉シャフト４の中にあるパーライト砂１が凝集を形成して、それが発泡微小球２の相応の凝集をなすように発泡するのを防止しなければならない。パーライト砂１の凝集は水分によって促進される。したがって、パーライト砂１が典型的には前処理されてから備蓄容器８の中へ到達し、この前処理は乾燥プロセスを含んでいる。これに加えて、それぞれのパーライト粒子１の間のブリッジ形成を防止するために、撹拌装置が備蓄容器８の中に設けられていてよい。しかし乾燥状態のときでさえ、微細塵状のパーライト砂１の搬送は凝集の形成なしにはほぼ不可能なので、パーライト砂１は、炉シャフト４へ一緒に装入される空気量の中で固体／空気ノズル１４により分散される。
【００７０】
発泡プロセスの後、発泡グラニュール２は炉シャフト４内で加熱された空気とともに、炉シャフト４の上側端部１２のところで送出される。すなわち、発泡微小球２はガス・材料流３３の中に存在する。
【００７１】
このときガス・材料流３３には、これが炉シャフト４から外に出た後に冷却空気２７が混和される。それにより、発泡グラニュール２が好ましくは１００℃以下の加工温度まで冷却され、このことは発泡グラニュール２の以後の取扱を、特にその仕上加工のときに容易にする。
【００７２】
特に均一性がいっそう高い改善された発泡結果を得られるようにするために、本発明によると、パーライト砂１が炉シャフト４の中へ進入する前に予加熱されることが意図され、それにより、パーライト砂１は炉シャフト４の中へ進入する直前に、臨界温度よりも低く周囲温度ＲＴよりも高い材料進入温度Ｔ３を有する。図１から図４の図示から明らかなとおり、周囲温度ＲＴは図示した実施形態では、パーライト砂１が炉シャフト４の中へ進入する領域のすぐ近傍で測定される。
【００７３】
材料温度Ｔ３は臨界温度の少なくとも３０％、特別に好ましくは少なくとも９０％であるのが好ましい。特に材料進入温度Ｔ３は少なくとも２４０℃、好ましくは少なくとも７２０℃であってよい。
【００７４】
予加熱の程度によって、パーライト砂１から空気量へ伝達される熱量およびこれに伴って発泡時点を非常に精密に−加熱ゾーン７の内部でも−制御することができる。このとき材料進入温度Ｔ３の引き上げは、いっそう早期の発泡の開始を惹起して、通常はいっそう軽い発泡グラニュール２をもたらす。材料進入温度Ｔ３の引き下げは、これと反対の効果をもたらす。さらに別の利点は、炉シャフト４の中でのパーライト砂１から空気量への熱放出が低減されることで、発泡するべきパーライト砂１におけるいっそう均一な温度分布およびこれに伴っていっそう均質な発泡グラニュール２が実現されることにある。
【００７５】
図１の実施例では、材料進入温度Ｔ３までパーライト砂１を予加熱するために炉シャフト４に前置される少なくとも１つの手段として、第２の引き上げられた温度Ｔ２まで予加熱された空気量を形成する、加熱された圧縮空気１５が設けられる。第２の引き上げられた温度Ｔ２まで予加熱された空気量を準備するために、圧縮空気容器２１のヒータ２２が設けられている。ヒータ２２は、制御・調節ユニット１６により制御することができる制御可能なバルブ３２によって制御可能である。予加熱された空気量の第２の引き上げられた温度Ｔ２は、同じく制御・調節ユニット１６と接続（破線によって示唆）された温度センサ２３によって監視され、それにより、制御・調節ユニット１６は制御可能なバルブ３２によって、所望の第２の引き上げられた温度Ｔ２が達成されるようにヒータ２２を制御することができる。温度センサ２３は、図示した実施例では、空気量の第２の引き上げられた温度Ｔ２を固体／空気ノズル１４の直前で、すなわち固体／空気ノズル１４と圧縮空気容器２１との間で測定する。こうして予加熱された空気量がパーライト砂１を分散時に、図１の実施例では典型的には第２の引き上げられた温度Ｔ２よりも低くなる材料進入温度Ｔ３まで加熱する。
【００７６】
図２の第２の実施例では、圧縮空気容器２１が−およびこれに伴って圧縮空気容器２１のヒータ２も−設けられておらず、空気量を形成する圧縮空気１５はファン／コンプレッサ２５によって固体／空気ノズル１４へ直接的に供給される。その代わりに、パーライト砂１を材料進入温度Ｔ３まで予加熱するために、ヒータ９が備蓄容器８の中に設けられており、備蓄容器８の中にあるパーライト砂１を予加熱する。このとき予加熱は、パーライト砂１が固体／空気ノズル１４の中への進入前に、ないしは分散の前に、第１の引き上げられた温度Ｔ１を有するように行われる。
【００７７】
この第１の引き上げられた温度Ｔ１は臨界温度よりも低く周囲温度ＲＴよりも高く、固体／空気ノズル１４に前置された温度センサ２３によって測定することができる。図示した実施例ではパーライト砂１の第１の引き上げられた温度Ｔ１を調量ウォーム２０と固体／空気ノズル１４との間で測定するこの温度センサ２３は、制御・調節ユニット１６と接続されている（破線によって示唆）。備蓄容器８のヒータ９も、制御・調節ユニット１６と接続されて（破線によって示唆）これにより制御される、制御可能なバルブ３２を有している。予加熱されたパーライト砂１の第１の引き上げられた温度Ｔ１は、温度センサ２３により制御・調節ユニット１６によって監視され、それにより、制御・調節ユニット１６はヒータ９を制御可能なバルブ３２によって、所望の第１の引き上げられた温度Ｔ１が達成されるように制御することができる。（予加熱されていない）空気量とともに分散されるとき、パーライト砂１は空気量への熱伝達によって典型的には若干冷却され、それにより、その材料進入温度Ｔ３は、図２の実施例では典型的には第１の引き上げられた温度Ｔ１よりも若干低くなる。
【００７８】
図３に示す第３の実施例は、いわば図１および図２に示す各実施例の複合型をなしている。すなわち、ここでは一方で空気量が圧縮空気容器２１のヒータ２２によって予加熱され、それにより、空気量は固体／空気ノズル１４の中へ進入する直前に第２の引き上げられた温度Ｔ２を有する。他方で、パーライト砂１も備蓄容器８の中でヒータ９によって予加熱され、それにより、パーライト砂１は固体／空気ノズル１４の中へ進入する直前に第１の引き上げられた温度Ｔ１を有する。所望の材料進入温度Ｔ３の特別に正確な調整がその帰結となる。
【００７９】
このとき、第１の引き上げられた温度Ｔ１と第２の引き上げられた温度Ｔ２との間の差である温度差の絶対値は、第１の引き上げられた温度Ｔ１の多くとも５０％、好ましくは多くとも３０％、特別に好ましくは多くとも１０％であるのが好ましい。
【００８０】
図４に示す第４の実施例では、図３に示す第３の実施例と比べたとき、搬送区間５に沿ったパーライト砂１ないし発泡グラニュール２の搬送を補助するために、下から炉シャフト４に吹き込まれる供給空気３４の供給部が追加的に設けられており、供給空気３４は炉シャフト４の中へ進入する前に別の引き上げられた温度Ｔ４まで予加熱される。この別の引き上げられた温度Ｔ４も、室温ＲＴより高く臨界温度より低いのが好ましい。供給空気３４の予加熱は、予加熱により引き起こされるパーライト砂１の加熱の特に多すぎる部分が対流によって供給空気３４へ伝達されるのを防止する。このように、パーライト砂１と供給空気３４がそれぞれ炉シャフト４の中へ進入する前に予加熱ないし前加熱されることによって、いっそう短い炉シャフト４を構成し、ないしは大幅に精密に制御することができる。
【００８１】
供給空気３４の供給ないし吹き込みをする手段として、図４の実施例ではベンチレータ３５ならびに管１７が設けられている。ベンチレータ３５によって供給空気３４が管１７に吹き込まれ、管１７の中には、供給空気３４を別の引き上げられた温度Ｔ４まで予加熱するためにヒータ３６が配置されている。すなわち、ベンチレータ３５とヒータ３６は炉シャフト４に前置されている。ヒータ３６は、制御・調節ユニット１６と接続されて（破線によって示唆）これにより制御される、制御可能なバルブ３２を含んでいる。予加熱された供給空気３４の別の引き上げられた温度Ｔ４は、好ましくはヒータ３６に後置されている管１７の中の個所で、温度センサ２３によって測定される。この温度センサ２３も制御・調節ユニット１６と接続されており（破線によって示唆）、これがその信号を評価し、ヒータ３６を制御可能なバルブ３２によって制御して、予加熱された供給空気３４の別の引き上げられた温度Ｔ４が所望の値を有するようにされる。
【００８２】
図示した実施例では、管１７は、固体／空気ノズル１４に直接的に後続する領域へと連通している。すなわち管１７は少なくとも区域的に、一方では固体／空気ノズル１４と炉シャフト４との間に配置され、他方ではヒータ３６と炉シャフト４との間に配置されて、予加熱された供給空気３４を固体／空気ノズル１４と炉シャフト４の下側端部１３との間の領域へと搬送することができる。このようにして、予加熱された供給空気３４が分散したパーライト砂１に混和される。このとき、予加熱された供給空気３４の別の引き上げられた温度Ｔ４は、予加熱された供給空気３４の混和に基づくパーライト砂１の冷却を防止するために、分散したパーライト砂１の温度と少なくとも同じ高さとなるように選択されるのが好ましい。それに応じて、所望の材料進入温度Ｔ３を高精度に調整することができる。
【００８３】
図示したいずれの実施例においても、ガス・材料流３３は密度測定装置１８に供給され、そこでガス・材料流３３とともに運ばれる発泡グラニュール２の少なくとも一部が析出される。密度測定装置１８は、それ自体公知の仕方でたとえば光学式にこの発泡グラニュール２の密度を決定するセンサ３１を有している。回転式エアロック２９を介して、この発泡グラニュール２が密度測定装置１８から運び出され、たとえばサイロ（図示せず）に供給することができる。
【００８４】
さらに、まだガス・材料流３３の中にある発泡グラニュール２をできる限り完全に析出するために、密度測定装置１８に後置されたフィルタ２８が設けられている。発泡グラニュール２ないしガス・材料流３３は冷却空気２７によって、特に１２０℃以下の温度まで冷却されるので、低コストの、特に洗浄可能なフィルタホースの使用がフィルタ２８で可能である。この発泡グラニュール２も回転式エアロック２９を介してフィルタ２８から運び出され、たとえばサイロ（図示せず）に供給することができる。
【００８５】
フィルタ２８によって浄化された排出空気３０は、フィルタ２８に後置されたファン２５を介して大気へと放出される。
【００８６】
発泡グラニュール２の密度の決定は、発泡プロセスないし膨張プロセスをいっそう精密に制御できるようにすることを可能にする。この測定によって発泡結果を継続的に検査することができ、実際の発泡結果が所望の発泡結果と食い違うときには、方法パラメータを即座に適合化することができる。制御・調節ユニット１６がセンサ３１と接続され（破線によって示唆）、そのデータを継続的に評価することで、発泡結果の所望の品質を保証するために、制御・調節ユニット１６によって発泡微小球２の密度を的確に制御することができる。
【００８７】
特に、発泡グラニュール２の密度を制御するために、最後の加熱ゾーン１１の少なくとも１つの加熱部材７の出力を制御することができ、その出力が、所望の値または所望の値範囲内の値に合わせて制御されるのが好ましい。それにより、発泡グラニュール２の密度の少なくとも大まかな制御が可能である。
【００８８】
このとき上に説明した温度降下の検知によって、最後の加熱ゾーン１１の前の加熱ゾーン６の加熱部材７が、最後の加熱ゾーン１１の前で、特に直前で、等エンタルピー膨張プロセスが起こるように制御されるのが好ましい。すなわち温度降下の位置の検知が、当該位置を搬送区間５に沿って所望の位置へ、すなわち最後の加熱ゾーン１１の前の、特に直前の位置へ、制御・調節ユニット１６による加熱部材７の適切な制御によって少なくとも大まかに制御するために利用される。
【００８９】
温度降下の位置のきわめて細かい調整が材料進入温度Ｔ３の制御によって可能となり、そのために制御・調節ユニット１６により、第１の引き上げられた温度Ｔ１および／または第２の引き上げられた温度Ｔ２および／または別の引き上げられた温度Ｔ４が適切に制御される。それに応じて、発泡グラニュール２の密度のきわめて細かい制御のために、第１の引き上げられた温度Ｔ１および／または第２の引き上げられた温度Ｔ２および／または別の引き上げられた温度Ｔ４を制御・調節ユニット１６により適切に制御することができる。
【００９０】
付言しておくと、発泡グラニュール２の密度の決定に全面的に準じてその均一性を決定
することもでき、その後、当該均一性を代替または追加の制御量として援用して、発泡結果ないし発泡グラニュール２の所望の品質を保証することができる。
【符号の説明】
【００９１】
１  パーライト砂
２  発泡グラニュール／発泡微小球
３  炉
４  炉シャフト
５  搬送区間
６  加熱ゾーン
７  加熱部材
８  備蓄容器
９  備蓄容器のヒータ
１０  搬送区間に沿った温度測定のための位置
１１  最後の加熱ゾーン
１２  炉シャフトの上側端部
１３  炉シャフトの下側端部
１４  固体／空気ノズル
１５  圧縮空気
１６  制御・調節ユニット
１７  圧縮空気のための管
１８  密度測定装置
１９  搬送方向
２０  調量ウォーム
２１  圧縮空気容器
２２  圧縮空気容器のヒータ
２３  温度センサ
２４  電流測定器ないし出力測定器
２５  ファン／コンプレッサ
２６  空気供給部
２７  冷却空気
２８  フィルタ
２９  回転式エアロック
３０  浄化された排出空気
３１  密度測定装置のセンサ
３２  制御可能なバルブ
３３  ガス・材料流
３４  供給空気
３５  ベンチレータ
３６  供給空気のためのヒータ
Ｔ１  （材料の）第１の引き上げられた温度
Ｔ２  （空気量の）第２の引き上げられた温度
Ｔ３  材料進入温度
Ｔ４  （供給空気の）別の引き上げられた温度
ＲＴ  室温
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年10月25日(2019.10.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３８】
前記制御・調節ユニット（１６）は前記材料（１）の温度の検知される第１の低下の位置を制御するために最後の加熱ゾーン（１１）の少なくとも１つの加熱部材（７）の出力を除いてすべての加熱ゾーン（６）の加熱部材（７）の出力が制御されるように設計されることを特徴とする、請求項３３、３５、３６、３７のいずれか１項に記載の装置。
【国際調査報告】
2020517557.tif 000007
2020517557.tif 000008
2020517557.tif 000009
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