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Ofen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Ofen zur Wärmebehandlung von Gut, beispielsweise Tunnelofen, wie solche vorzugsweise zum Brennen von keramischem Gut verwendet werden.
Aus insbesondere wirtschaftlichen Gründen werden solche Brennöfen vielfach mit Öl beheizt. Zunächst erfolgte dies, insbesondere bei keramischen Einzelöfen, nach dem Prinzip der Tropfölfeuerung, bei der unzerstäubtes Öl als solches durch im Ofengewölbe angeordnete Öffnungen eingeführt und im Zuge seines Herabfallens verbrannt wurde. Wegen der Nachteile dieser Beheizungsmethode, insbesondere hinsichtlich ihrer Regelbarkeit bzw.
Möglichkeit der Innehaltung vorbestimmter Temperaturen und Temperaturverteilung im Ofen ist man später zur Verwendung von sogenannten, nach dem Prinzip der Einspritzvorrichtungen von Diesel-Motoren arbeitenden Impulsbrennern übergegangen, durch welche in entsprechenden zeitlichen Abständen jeweils gleiche Ölmengen in den Ofenraum eingespritzt werden, die, ohne dass eine Zerstäubung, wie sie bei den für andere Beheizungszwecke üblichen normalen ölbrennern erfolgt, stattfindet,
im Bereich eines durch den Einspritzdruck und die dadurch erzielte kinetische Energie bestimmten Abstandes von der Einspritzstelle völlig verbrennen. Diese Art der Behei- zung, für deren Wirkung, d. h. Gesamtentfernung von der Einspritzstelle bis zu der Stelle, an der die völlige Verbrennung der Öltropfen erfolgt, die Grösse der Tropfen und die ihnen erteilte kinetische Energie bestimmend ist, ist insbesondere für Tunnelöfen auch praktisch bereits in nennenswertem Umfang angewendet worden.
Bei den bisher bekannten Beheizungen der beschriebenen Art für Tunnelöfen sind je mehrere Ein- spritzöffnungen im Ofengewölbe, bezogen auf die Tunnelofenachse in je einer Brennwagenlänge entsprechenden Abständen voneinander so angeordet, dass sie in die Zwischenräume zwischen den Brenn- wagen einspritzen. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, die Einspritzöffnungen bzw.
Brenner in anderer Verteilung, nämlich so im Ofengewölbe anzuordnen, dass sie in dann eigens für diesen Zweck im Besatz auf den Wagen ausgesparte Räume der stillstehenden Wagen einspritzen.
Der wesentlichste Nachteil dieser bekannten Brenneranordnungen besteht darin, dass die im Gewölbe und damit an der am schwersten zugänglichen Stelle des Ofenkanals befindlichen Brenner, die den heissesten Temperaturen ausgesetzt sind, die im Ofenkanalquerschnitt herrschen, was ihre häufige Auswechslung erforderlich macht, sehr schwer zu überwachen und instandzuhalten sind.
Ferner ergibt die Einspritzung des Öls von oben eine schwer zu beherrschende Temperaturverteilung im Ofenkanal- inneren, vor allem weil die unmittelbare Einwirkung der Beheizung ja auf die Zwischenräume zwischen den Brennwagen bzw. die unter Inkaufnahme einer schlechten Ausnutzung des Ofenraumes zu diesem Zwecke ausgesparten Räume im Besatz beschränkt ist.
In allen Fällen bedingt diese Art der Beheizung den üblichen stossweisen Betrieb des Ofens, bei welchem die Brennwagen z. B. alle Stunden um eine Wagenlänge vorgeschoben werden. Während dieser Zeit müssen die Brenner abgeschaltet werden, weil sie sonst in schädlicher Weise unmittelbar auf den Besatz brennen würden.
Durch die Erfindung können diese Nachteile der bekannten Impulsbrenneranordnung vermieden und eine Beheizung für Brennöfen, insbesondere Tunnel- öfen, geschaffen werden, die jede der an eine solche
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Beheizung zu stellenden Forderungen, insbesondere auch die einer erwünscht regelbaren, aber innerhalb jedes Ofenkanalquerschnittes gleichmässigen Temperaturverteilung in denkbar leicht regelbarer Weise erfüllt.
Dies wird gemäss dem Grundgedanken der Erfindung dadurch erreicht, dass die Impulsbrenner nicht im Gewölbe, sondern in einer oder beiden Seitenwandungen des Ofenkanals so angeordnet sind, dass sie in diesen in horizontaler oder annähernd horizontaler Richtung einspritzen.
Bei einer solchen Brenneranordnung kann durch entsprechende Bemessung der Düsen und der Einspritzdrücke eine praktisch beliebige, erwünschtenfalls sehr grosse Wurfweite der Tropfen erzielt werden, wobei auf dem Wege, den die Tropfen nehmen, ihre völlige Verbrennung sehr gleichmässig erfolgt, ohne dass die zweckmässig klein gehaltenen Tropfen während dieses Weges zu Boden fallen. Hierdurch ergibt sich ferner eine weitgehende Unabhängigkeit hinsichtlich der Breitenabmessung des Ofenkanals, die insbesondere dann, wenn die Brenner von beiden Seiten aus wirken, bis zu der doppelten Wurfweite des Einzelbrenners gesteigert werden kann.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass nunmehr die Brenner nicht mehr wie bisher an örtlich genau definierten Stellen des Ofenkanals, nämlich den Zwischenräumen zwischen den stillstehenden Brennwagen gegenüberliegend angeordnet zu werden brauchen, sondern unter Anordnung in einem unterhalb des auf den Brennwagen dann auf einer hohlen, seitlich offenen Unterlage aufgebauten Besatzes liegenden Niveau so, dass sie in die Hohlräume dieser Unterlagen von einer, vorzugsweise von beiden Seiten einspritzen. Bei dem üblichen Stossen in Intervallen steht für die Unterbringung der Brenner in dieser Weise praktisch die gesamte Länge des Brennwagens zur Verfügung.
Es kann also in diesem Bereich eine Mehrzahl von Brennern in gleichmässiger Verteilung angeordnet sein, die eine sehr günstige und gleichmässige Beheizung des Besatzes bewirken. Zusätzlich können seitlich weitere in vertikaler Richtung übereinander angeordnete Brenner vorgesehen werden, die dann in die Zwischenräume zwischen den Brennwagen einspritzen.
Es ist ferner auch möglich, weitere Reihen von solchen, in vertikaler Richtung übereinander angeordneten Brennern in gleichmässigen Abständen zwischen den vorgenannten, in der Länge der Brenn- wagen entsprechenden Abständen angeordneten vertikalen Brennerreihen vorzusehen, wobei dann das Stossen der Brennwagen jeweils nur um den Weg von einer dieser vertikalen Brennerreihen zur folgenden erfolgt, die dann - unter Ausschaltung der vorher in den betreffenden Zwischenraum zwischen den Brennwagen spritzenden vertikalen Brennerreihe in diesen Zwischenraum einspritzt, so dass sich unter entsprechender Verkürzung der Schub- zeiten eine bereits weitgehend der kontinuierlichen angepassten Betriebsweise des Ofens ergibt.
Diese Anordnung macht eine Kühlung bzw. die Verhinderung einer unerwünschten Erwärmung der ausgeschalteten Brenner erforderlich, was z. B. durch vor ihnen angeordnete Schieber aus hitzebeständigem Metall oder keramischem Werkstoff erfolgen kann.
Ferner wird es nunmehr möglich, durch in der erwähnten Weise unter den Besatz einspritzende Behälter beheizte Tunnelöfen nicht unter diskontinuierlichem Stossen, sondern unter praktisch kontinuierlichem Vorschub der Brennwagen zu betreiben und damit alle bekannten Vorteile dieser Arbeitsweise auszunutzen. In diesem Falle kommen natürlich zusätzliche, in vertikaler Richtung übereinander angeordnete Brenner in Fortfall.
Die Impulsbrenner können, wenn sie auf beiden Seiten des Ofenkanals angeordnet sind, sich entweder gegenüberliegen oder gegeneinander versetzt sein und so betrieben werden, dass die gegenüberliegenden Brenner je die Hälfte der Ofenkanalbreite bestreichen oder die Wurfweiten der dann vorzugsweise in bezug aufeinander auf Luke angeordneten Brenner sich - unter Umständen völlig - überlappen.
Der Einspritzvorgang kann statt bei allen Brennern gleichzeitig, in zeitlicher Abhängigkeit aufeinanderfolgend so erfolgen, dass sich die Einspritz- vorgänge der einzelnen Brenner aneinander an- schliessen, gegebenenfalls sich überschneiden. Hierdurch können alle Schwankungen, die sich bei der bisher üblichen Beheizung ergeben und die, so gering sie sind, sich doch für die Temperaturverteilung innerhalb der Ofenatmosphäre, insbesondere bei empfindlichem Brenngut, ungünstig auswirken, vermieden werden.
Da in den weniger heissen Zonen des Ofenkanals - insbesondere im Falle einer vor der Hauptbrenn- zone angeordneten, ebenfalls beheizten Vorbrenn- zone wegen der dort herrschenden niedrigeren Temperaturen die Zündung des in Impulsen eingespritzten Öls unter Umständen nicht mit hinreichender Sicherheit gewährleistet ist, können in diesen Bereichen als Vorbrenner normale ölbeheizte Einzeldauerbrenner oder auch mit anderen Brennstoffen, z. B. Gas, betriebene Dauerbrenner, in der hierfür üblichen Weise und Anordnung verwendet werden.
Die erfindungsgemässe seitliche Anordnung der Brenner macht es möglich, dass diese jederzeit leicht zugänglich und deshalb leicht zu überwachen und zu warten sind und beliebig ausgewechselt werden können, ohne dass hierbei der Betrieb des Ofens in unerwünschter Weise beeinflusst wird.
In grundsätzlich bekannter Weise können sämtliche oder Gruppen von Brennern je an eine einzige Einspritzpumpe angeschlossen, gegebenenfalls aber auch jedem Brenner eine Einspritzpumpe zugeordnet werden, oder schliesslich auch die Speisung sämtlicher Brenner aus einer gemeinsamen Hochdrucklei-
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tung erfolgen, an die die Brenner einzeln oder gleichzeitig über in geeigneter Weise, z. B. magnetisch zu betätigende Ventile angeschaltet werden.
In der beiliegenden Zeichnung ist ein Beispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Die Zeichnung zeigt lediglich schematisch in Seitenansicht - teilweise aufgebrochen - den in die vier Zonen, Vorwärmzone a, Vorbrennzone b, Hauptbrennzone c und Kühlzone d unterteilten Ofenkanal eines Tunnelofens. Die Beheizung der Vorbrennzone b erfolgt durch die Dauerbrenner 1 und die der Hauptbrenn- zone c durch die in horizontaler Richtung einspritzenden Impulsbrenner 2, die in den Seitenwandungen des Ofens angeordnet sind und, wie ersichtlich, in den Hohlraum 3 unterhalb der Brennwagenplattform 4 brennen.
Mit 5 sind gegebenenfalls - bei absatzweisem Vorschub der Brennwagen - zusätzlich vorgesehene Reihen von in vertikaler Richtung übereinander angeordneten Brennern, die in die Zwischenräume zwischen den Brennwagen brennen, angedeutet.
Die zusätzlich zwischen diesen Brennerreihen mit dem Ziele insbesondere einer Verkürzung der Stosseiten - angeordneten vertikalen Brennerrei- hen, die abwechselnd mit jenen Reihen betrieben werden und die für die vertikalen Brennerreihen erforderlichen Kühl- bzw. Wärmeabschirmvorrichtun- gen sind in der Abbildung nicht dargestellt.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die vorstehend im einzelnen beschriebenen Ausführungsformen bzw. ihre Anwendungsmöglichkeiten auch nicht auf Tunnelöfen beschränkt, sondern die Vorteile der neuen Impulsbrenneranordnung ergeben sich wenigstens teilweise auch bei anderen Öfen zur Wärmebehandlung von Gut, insbesondere solchen mit ausfahrbarer Ofensohle, z. B. Herdwagenöfen, sowohl für keramische wie für metallurgische und andere Zwecke.
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Furnace The present invention relates to a furnace for the heat treatment of goods, for example a tunnel furnace, such as are preferably used for firing ceramic goods.
For economic reasons in particular, such kilns are often heated with oil. Initially, this was done, especially in the case of individual ceramic ovens, according to the principle of drip oil firing, in which unatomized oil was introduced as such through openings arranged in the oven vault and burned as it fell. Because of the disadvantages of this heating method, especially with regard to its controllability or
The possibility of maintaining predetermined temperatures and temperature distribution in the furnace was later switched to the use of so-called pulse burners, which work according to the principle of the injection devices of diesel engines, through which the same quantities of oil are injected into the furnace chamber at corresponding time intervals Atomization takes place, as it occurs with the normal oil burners usual for other heating purposes,
Burn completely in the area of a distance from the injection point determined by the injection pressure and the kinetic energy achieved thereby. This type of heating, for its effect, i. H. The total distance from the injection point to the point at which the complete combustion of the oil droplets takes place, the size of the droplets and the kinetic energy given to them is decisive, has already been used to a considerable extent in practice, especially for tunnel ovens.
In the previously known heaters of the type described for tunnel kilns, several injection openings are arranged in the kiln vault, based on the tunnel kiln axis, at distances corresponding to a kiln car length, so that they inject into the spaces between the kiln cars. It has also already been proposed that the injection openings or
Burners in a different distribution, namely to be arranged in the furnace vault in such a way that they inject into the spaces of the stationary cars which are then cut out for this purpose.
The main disadvantage of these known burner arrangements is that the burner located in the vault and thus at the most difficult to access point of the furnace channel, which are exposed to the hottest temperatures that prevail in the furnace channel cross-section, which makes it necessary to replace them frequently, is very difficult to monitor and are to be maintained.
In addition, the injection of the oil from above results in a temperature distribution inside the furnace duct that is difficult to control, mainly because the direct effect of the heating on the spaces between the kiln carriages or the spaces left out for this purpose, taking into account poor utilization of the furnace space is limited.
In all cases, this type of heating requires the usual intermittent operation of the furnace, in which the kiln car z. B. be advanced every hour by one car length. During this time, the burners must be switched off, otherwise they would burn directly on the stock in a harmful manner.
With the invention, these disadvantages of the known pulse burner arrangement can be avoided and a heating system for kilns, in particular tunnel kilns, can be created, which can be used with any of these
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Requirements to be placed on heating, in particular also those of a temperature distribution which can be controlled, but which is uniform within each furnace duct cross-section, are met in a way that is very easy to control.
According to the basic idea of the invention, this is achieved in that the pulse burners are not arranged in the vault, but in one or both side walls of the furnace duct so that they inject into it in a horizontal or approximately horizontal direction.
With such a burner arrangement, by appropriately dimensioning the nozzles and the injection pressures, practically any desired, if desired, very large throwing distance of the drops can be achieved, with complete combustion taking place very evenly on the path taken by the drops, without the appropriately small drops fall to the ground on this path. This also results in a high degree of independence with regard to the width dimension of the furnace channel, which can be increased up to twice the throw of the individual burner, especially when the burners act from both sides.
Another essential advantage of the invention is that the burners no longer need to be arranged opposite each other at precisely defined locations in the furnace channel, namely the spaces between the stationary kiln carriages, as was previously the case, but rather under arrangement in a below the kiln carriages a hollow, laterally open base built up filling level so that they inject into the cavities of these documents from one, preferably from both sides. With the usual poking at intervals, practically the entire length of the kiln car is available for accommodating the burners in this way.
A plurality of burners can therefore be arranged in an even distribution in this area, which bring about a very favorable and even heating of the filling. In addition, further burners arranged one above the other in the vertical direction can be provided laterally, which then inject into the spaces between the kiln carriages.
It is furthermore also possible to provide further rows of such burners arranged one above the other in the vertical direction at regular intervals between the aforementioned vertical rows of burners arranged in the length of the burning carriages, the pushing of the burning carriages then only by the distance from one of these vertical rows of burners follows, which then - with the elimination of the vertical row of burners that previously sprayed into the relevant space between the kiln carriages, injects into this space, so that with a corresponding shortening of the overrun times, an already largely adapted mode of operation of the furnace results .
This arrangement makes cooling or the prevention of undesired heating of the switched-off burner necessary, which z. B. can be done by arranged in front of them slides made of heat-resistant metal or ceramic material.
Furthermore, it is now possible to operate the kiln carriages, which are heated in the aforementioned manner under the filling, not with discontinuous pushing, but with practically continuous advancement of the kiln carriages and thus utilize all the known advantages of this mode of operation. In this case, of course, additional burners arranged one above the other in the vertical direction are no longer required.
The pulse burners, if they are arranged on both sides of the furnace duct, can either be opposite one another or offset from one another and operated in such a way that the opposite burners each cover half the furnace duct width or the throwing distances of the burners, which are then preferably arranged on the hatch with respect to one another - possibly completely - overlap.
Instead of being carried out simultaneously for all burners, the injection process can take place one after the other as a function of time so that the injection processes of the individual burners adjoin one another, and possibly overlap. In this way, all fluctuations that have arisen in the heating that has been customary up to now and which, however small, have an unfavorable effect on the temperature distribution within the furnace atmosphere, especially in the case of sensitive items to be fired, can be avoided.
Since in the less hot zones of the furnace duct - especially in the case of a heated pre-combustion zone in front of the main combustion zone, the ignition of the oil injected in pulses may not be guaranteed with sufficient reliability due to the lower temperatures prevailing there Areas as pre-burner normal oil-heated single continuous burners or with other fuels, e.g. B. gas, operated perennial burners, are used in the usual manner and arrangement.
The lateral arrangement of the burners according to the invention makes it possible for them to be easily accessible at any time and therefore easy to monitor and maintain and to be exchanged as required without the operation of the furnace being influenced in an undesirable manner.
In a fundamentally known manner, all or groups of burners can each be connected to a single injection pump, but if necessary an injection pump can also be assigned to each burner, or finally the supply of all burners from a common high-pressure line.
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device to which the burner individually or simultaneously via in a suitable manner, for. B. magnetically operated valves are switched on.
An example of the subject matter of the invention is shown in the accompanying drawing. The drawing shows only schematically in a side view - partially broken away - the furnace channel of a tunnel furnace, which is divided into the four zones, preheating zone a, pre-burning zone b, main burning zone c and cooling zone d. The preburning zone b is heated by the permanent burners 1 and that of the main burning zone c by the pulse burners 2 which inject in the horizontal direction and which are located in the side walls of the furnace and, as can be seen, burn in the cavity 3 below the kiln platform 4.
With 5 are possibly - with intermittent advancement of the kiln carriages - additionally provided rows of burners arranged one above the other in the vertical direction, which burn in the spaces between the kiln carriages, indicated.
The vertical rows of burners, which are additionally arranged between these rows of burners with the aim in particular of shortening the butt sides, which are operated alternately with those rows, and the cooling or heat shielding devices required for the vertical rows of burners are not shown in the figure.
The invention is of course not limited to the embodiments described in detail above or their possible applications, nor is it limited to tunnel ovens, but the advantages of the new pulse burner arrangement result at least partially in other ovens for the heat treatment of goods, in particular those with an extendable oven sole, e.g. B. Bogie hearth furnaces, both for ceramic and for metallurgical and other purposes.