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Einrichtung zum Brennen von keramischem Brenngut und Setzweise für eine solche Einrichtung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Brennen von auf einem überhöhten Sockel stapelförmig gesetztem keramischen Brenngut mit einem, einen Teil des Stapels umfassenden, längs der vorzugsweise ringförmigen Stapelbahn verfahrbaren, haubenartigen Brennofen, mit Vorwärme- Brenn-und Abkühlungszone und schlägt für eine solche Einrichtung Massnahmen vor, welche auf eine bedeutende Verbesserung der Wärmewirtschaftlichkeit abzielen.
Da ein Brennofen nicht dazu bestimmt ist, Wärmeenergie nach aussen abzustrahlen, sondern die durch die Verbrennung erzeugte Wärme mit möglichst geringen Verlusten konzentriert und dabei gleichmässig dem gesamten im Brennraum liegenden Stapel des Brenngutes zuführen soll, bedarf es besonderer Massnahmen in bezug auf die Feuerführung, die Rauchgasabführung und die Abwärmeführung und schliesslich Vorkehrungen, um auch die Abwanderung von Wärmeenergie über die Stapelbahn selbst auf ein Minimum zu beschränken ; dies deshalb, weil gerade-wie im vorliegenden Falle - für Brennöfen, die der Massenfertigung von grobkeramischen Bauelementen dienen, fortschrittliche Bauweisen eine der wesentlichen Möglichkeiten bieten, um eine wirtschaftliche Produktion zu sichern.
Es ist bekannt, dass schon Versuche mit fahrbaren Brennöfen mangels geeigneter, dieser Richtung folgenden Vorkehrungen gescheitert sind.
Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art kennzeichnet sich die Erfindung darin, dass der Sockel in seiner Längsrichtung von Rauchgaskanälen, Kanälen zur Überleitung von Warmluft aus der Abkühlungszone in die Vorwärmzone und zweckmässig auch von Verbrennungsluftkanälen durchzogen ist und im Sockelboden Durchbrechungen zu diesen Kanälen ausgebildet sind, wobei durch die Kanalwände hindurch ein Wärmeaustausch zwischen den heissen Rauchgasen und dem Warmluftstrom erfolgt, wobei die genannten Rauchgase bzw. Warmluft führenden Kanäle die Abwanderung der Ofenwärme in den Boden dämmen und schliesslich durch gleichmässig verteilte Anordnung der die Rauchgase aus der Brennzone abführenden, in einer Vielzahl vorgesehenen Öffnungen eine den ganzen Brenngutstapel gleichmässig erwärmende Feuerführung bewirkt ist.
Die in den Rauchgasen noch enthaltene Wärme wird somit zusätzlich der Abwärmeluft, die die Aufgabe hat, möglichst intensiv den in der Anwärmezone liegenden Stapelteil auszutrocknen und vorzuwärmen, zugeleitet. Es bedeutet dies also eine Rückgewinnung der in den Rauchgasen noch enthaltenen Wärme, ohne einen besonderen Lufterwärmer erforderlich zu machen. Die obere Begrenzung der Kanäle liegt dicht unter der Stapelfläche, so dass auch die nach oben abströmende Wärme wieder nützliche Verwendung findet. Anderseits ist eine derartige Anordnung untrennbar mit einer besonders gestalteten Feuerführung und Rauchgasabführung in die Kanäle verbunden, wobei nicht nur die oben angeführten Vorteile erreicht werden, sondern auch eine weitgehend gleichmässige Durchsetzung des Brenngutstapels durch den Strom der Brenngase erzielt wird.
Die Erhöhung des Stapelsockelsbringtbekanntlich den Vorteil, dass die Stapelbahn ausserhalb des feuchten Bodens zu liegen kommt und dass sie zugleich als Ladeplattform verwendbar ist. Für die Erfindung ist damit und ganz besonders durch die Anordnung der Kanäle im Innern eine gute Wärmeisolation gegenüber dem Boden gegeben. Bei den üblichen stationären Öfen wandert bekanntlich ein erheblicher Teil der Wärme in den Boden ab. Durch die Überhöhung des Sockels können die Kanäle zugänglich gemacht werden ; wichtig ist aber auch, dass sich bequem Umgehungs- und Umleitungskanäle anlegen lassen, die erfindungsgemäss dazu dienen, den Trok- ken- und Brennprozess mit Hilfe von in diese Kanäle gelegten Klappen und Ventilen zu steuern.
So ist es beispielsweise möglich, bei einer Kreisbahn die einzelnen Kanäle sternförmig miteinander zu verbinden,
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wahlweise zu-und abzuschalten und den beim Weitertransport des Ofens auf der Kreisbahn jeweils in Wirkung tretenden Kanalabschnitt zu erfassen.
AnHand der nachfolgenden13eschreibung und der Zeichnungen sei derErfindungsgegenstand nebstAus- gestaltungen desselben erläutert, wobei denDarstellungen nur die Bedeutung von Ausführungsbeispielen zukommt. Fig. 1 zeigt, teiiweise geschnitten, einen Aufriss eines erfindungsgemässen Ofens, Fig. 2 eine andere Bauweise im Grundriss, Fig. 6 eine geänderte Ausführungsform und Fig. 7 einen zugehörigen, vereinfachten Grundriss, die Fig. 3,4 und 5 zeigen Einzelheiten.
In Fig. 1 ist der Stapelsockel mit dem Brenngutstapel 2 und der den Stapel haubenförmig umschlie- ssende Brennofen 3 erkennbar, der aus Brennzone 4, Vorwärmzone 5 und Abkühlungszone 6 besteht. Im Bereiche der Brennzone 4 sind Feuerungseinrichtungen, z. B. Ölbrenner 7 angebracht, die den Brenngutstapel seitlich beaufschlagen. Dieser Feuerungseinrichtung wird vorgewärmte Luft zugeführt. Weitere Verbrennungsluft dringt durch die Öffnungen 8 ein. Der Rauchgasabzug erfolgt durch eine Öffnung 9 im Stapelboden und führt zu einem im Stapelsockel 1 durchgehenden Längskanal 10, aus dem die Rauchgase z. B. mittels Rauchgasventilator abgezogenwerdenJnLaufrichtung hinter der Brennzone befindet sich die Abkühlzone 6. Durch die Öffnung 11 wird Aussenluft eingezogen, die den in dieser Zone befindlichen Stapelteil umspült und abkühlt.
Der sich hiebei erwärmende Luftstrom wird durch eine Öffnung 12 im Stapelboden dem Warmluftkanal 13 im Stapelsockel l zugeführt, in Pfeilrichtung weitergeleitet und durch eine weitere Öffnung 14 im Stapelboden im Bereiche der Vorwärmzone 5 dem anzuwärmenden Stapel zugeführt. Die Durchströmung wird durch e : nen im Luftaustrittsschacht 15 eingebauter. Ventilator 16 bewirkt. Da sich der Warmluftkanal 13 in unmittelbarer Nähe des die heissen Rauchgase führenden Rauchgaskanals 10 befindet, tritt eine weitere Erwärmung des Warmluftstromes ein, wobei Wärme aus den Rauchgasen nutzbringend zurückgewonnen wird. Ebenso tritt, durch Wärmeaustausch, eine Erwärmung der in dem Schacht 17 der Feuerung zugeführten Verbrennungsluft ein.
Bei der Weiterbewegung der Ofenhaube 3 müssen Bodenöffnungen verschlossen werden, während andere, z. B. die vorher im Bereiche der Anwärmezone 5 befindlichen, verschlossenen Öffnungen, für die Rauchgase geöffnet und die Öffnungen für die Warmluft geschlossen sein müssen.
Dieser Vorgang sei an Hand der Fig. 2 erläutert, wonach der Brennofen 3 mit Brennzone 4, Anwärmezone 5 und Abkühlungszone 6 im Uhrzeigersinn über eine kreisförmige Stapelbahn geführt wird. Der
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öffnet und geschlossen werden können. Beispielsweise sind die Rauchgasöffnungen 9 im Bereiche der Brennzone 4 geöffnet, während die Warmluftöffnungen 14 in diesem Bereiche geschlossen sind. In der Abkühlzone 6 und in der Vorwärmzone 5 sind jedoch die Warmluftöffnungen 14 geöffnet und die Rauchgasöffnungen 9 geschlossen.
Von dem ringförmigen Rauchgaskanal 10 gehen sternförmig nach innen Verbindungsschächte 18 zu einem zentral angeordneten Sammelbehälter 19, in dessen Mitte der Rauchgasabzug vorgesehen ist, aus dem, vorzugsweise unter der Wirkung eines Rauchgasventilators, die Rauchgase ins Freie abgezogen werden. Die einzelnen Einmündungen der Verbindungskanäle 18 in den Sammelbehälter 19 können durch Klappen 21 wahlweise verschlossen werden, um nur jeweils (zwecks Vermeidung von Saugdruck-Verlusten) gewisse, gerade unter dem Brennraum befindliche Kreisabschnitte der Zugwirkung auszusetzen. Die Warmluft muss von der Abkühlungszone 6 in die Vorwärmzone 5 übergeleitet werden.
Dies geschieht durch den Warmluftkanal unter der Brennzone 4, jedoch ist es vorteilhaft, zwecks Erreichung eines geringen Saugdruckes einen Umleitungs- und Sammelkanal 22 in Ringform anzulegen und diesen mittels sternförmig angeordneter Verbindungskanäle 23 mit dem Warmluftschacht 13 zu verbinden, wobei zwecks Absperrung der jeweils nicht an der Überleitung der Warmluft teilnehmenden Kreisabschnitte Klappen 24 an den Einmündungen vorgesehen sind.
Die sternförmigen Verbindungsschächte 18 der Rauchgaskanäle können über die Stapelbahn nach aussen verlängert werden und in einen Schacht 25 münden, der mit Klappenoder Schleusentüren 26 versehen ist, um die Kanäle von Flugasche reinigen zu können. Ebenso können in dem ringförmigen Warmluftkanal 22 und in dem Sammelbehälter 19 solche Türen oder Klappen angebracht sein.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch einen Stapelsockel bei dem gezeigt werden soll, wie zweckmä- ssigerweise der Warmluftkanal 13 zwischen 2 Rauchgaskanälen 10 zwecks intensiver Wärmeübertragung angeordnet ist, während die Verbrennungsluftkanäle 17 den äusseren Abschluss der Wandführung bilden und somit durch Wärmeübergang aus den Rauchgaskanälen 10 eine Erwärmung der Verbrennungsluft in den Kanälen 17 erfolgt.
Fig. 4 zeigt eine Verschlusseinrichtung mit Klappen 27 beispielsweise an der Einmündung der Verbindungskanäle 18 in den Sammelbehälter 19 für die Rauchgase. Die Ausbildung der Verschlüsse für die
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durch Bewegung von unten nach oben, damit der Ventilsitz sich selbsttätig reinigt. Die Schliess-und Öffnungsbewegung wird auch aus diesen Gründen vorzugsweise mit einer Drehbewegung gekoppelt, die durch einen mit Schrägfläche versehenen Mitnehmer 29 bewirkt wird. Die mechanisch bewegten Teile der Ventilbetätigung werden vorzugsweise ausserhalb der Warmluft- bzw. Rauchgasschächte 10 gelegt, so dass nur der Ventilkegel 28 und der Ventilschaft 30 in den Bereich des Kanalquerschnittes liegen.
Die Betätigung kann beispielsweise über ein Handrad 31, eine Schraubenspindel 32 und ein Hebelwerk 33, 34 erfolgen, welches eine Parallelführung bildet.
Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch einen haubenartigen fahrbaren Brennofen 3, der über einen auf einer sockelförmigen Stapelbahn gesetzten Brenngutstapel hinwegfährt. In den Stapelsockel sind Längsschächte angeordnet, von denen der mittlere als Warmluftkanal 13 dient, während die äusseren zum Abzug der Rauchgase bestimmt sind.
Die Rauchgaskanälen sind über die Verbindungskanäle 18 mit einem Sammelbehälcer 19 sternförmig, wie oben beschrieben, verbunden, während der Warmluftkanal 13 durch Verbindungskanäle 23 mit einem ringförmigen Sammelkanal 22 in Verbindung steht.
Von dem Vergasungsraum 35 des Ölbrenners 36 aus gelangt ein Teil des Feuerstroms quer durch einen im Brenngutstapel ausgesparten Schacht 37 bis gegen die Mitte des Stapels, von hier nach oben, kehrt an dem oberen Ofengewölbe um und verläuft dann zur Öffnung im Rauchgasschacht 10. Da die Abzugsöffnungen 9 für die Rauchgase seitlich von dem in den Schacht 37 eindringenden Feuerstrahl liegen, muss dieser den Stapel diagonal nach unten durchsetzen und es wird durch die Ergänzung mit einem weiteren Feuerstrom, der zunächst durch eine teilweise mit Ausnehmungen versehene Steingitterwand 38 nach oben umgelenkt wird und von oben die äusseren Bereiche des Stapels durchdringt, eine gleichmässige Beaufschlagung des Gesamtstapels erreicht.
Die Verwirklichung dieser Brennweise ist in erster Linie durch die Anordnung der Rauchgasschächte 10 im Stapelsockel gewährleistet.
Die Abdichtung des haubenförmigen Brennofens erfolgt unmittelbar über der Stapelbahn in einer am Boden befestigten, längs der Stapelbahn verlaufenden, mit Sand oder Wasser gefüllten Rinne 39 in der eine am Ofen befestigte Zunge 40 gleitet. Zum absatzweisen Weiterfahren des Ofens wird die Ofenhaube mittels sich auf das Fahrwerk 41 abstützenden hydraulischen Zylindern 42 in eine Lage angehoben, die in der Zeichnung mit gestrichelten Linien eingezeichnet ist.
Fig. 7 zeigt einen horizontalen Längsschnitt durch den Stapel 2 mit darunterliegender Stapelbahn l, seitlichen Gittersteinblenden 38 und den Abzugsöffnungen 9, 14 für die Rauchgase und die Warmluft. Die Pfeile B zeigen die von oben seitlich eindringende Feuerbeaufschlagung, während die Pfeile C die Richtung des Feuerstromes anzeigen, der von der Mitte des Stapels aus zuerst nach oben dringt, dann jm- kehrt und in Richtung der Abzugsöffnungen 9 strömt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Brennen von auf einem überhöhten Sockel stapelförmig gesetztem keramischen Brenngut mit einem, einen Teil des Stapels umfassenden, längs der vorzugsweise ringförmigen Stapelbahn verfahrbaren, haubenartigen Brennofen mit Vorwärme-, Brenn- und AbkUhlungszone, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (1) in seiner Längsrichtung von Rauchgaskanälen (10), Kanälen (13) zur Überleitung von Warmluft aus der Abkühlungszone (6) in die Vorwärmezone (5) und zweckmässig auch von Verbrennungsluftkanälen (l 7) durchzogen ist und im Sockelboden Durchbrechungen (9, 12,14) zu diesen Kanälen (10, 13, 17) ausgebildet sind, wobei durch aie Kanalwände hindurch eir Wärmeaustausch zwi- schen den heissen Rauchgasen und dem Warmluftstrom erfolgt,
wobei die genannten Rauchgase bzw. Warmluft führenden Kanäle (10, 13, 17) die Abwanderung der Ofenwärme in den Boden dämmen und schliesslich durch gleichmässig verteilte Anordnung der die Rauchgase aus der Brennzone (4) abführenden, in einer Vielzahl vorgesehenen Öffnungen (9) eine den ganzen Brenngutstapel (2) gleichmässig erwärmende Feuerführung bewirkt ist.