DE10050285C2 - Gasbrenner für einen Tunnelofen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gasbrenner für einen Tunnelofen der keramischen Industrie mit einem lanzenförmig ausgebildeten Brennstoffrohr zur Zuführung des Brennstoffes und einem Brenneraußenrohr für die Verbrennungsluft, in dem das Brennstoffrohr zentrisch eingesetzt ist.

Bei den bekannten Gasbrennern dieser Art, die z. B. durch die JP 20 000 553 19 A sowie die EP 10 30 109 A1 bekannt sind, bildet sich die Brennerflamme an dem stirnseitig offenen Ende des Brenneraußenrohres aus und überströmt den im Tunnelofen befindlichen Besatz. Mit Hilfe von zweistufigen modulierenden Brennern kann zwar der Wärmebedarf im oberen und unteren Besatzbereich weitgehend abgedeckt werden, eine gleichmäßige Temperaturverteilung, die für den Brennprozeß von großer Bedeutung ist, ist aber auf diese Weise nicht zu bewerkstelligen. Insbesondere in den Spalten zwischen der Decke bzw. den Seitenwänden des Tunnelofens und dem Besatz kann mittels dieser Brenner der Wärmebedarf oftmals nicht gedeckt werden, so dass in diesen Bereichen die Temperaturabweichungen mitunter erheblich und somit Qualitätsminderungen des gebrannten Gutes unumgänglich sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Gasbrenner der vorgenannten Gattung zu schaffen, mittels dem es auf einfache Weise möglich ist, Wärmeenergie in einen Deckenspalt und/oder in Seitenspalte sowie in Eckbereiche eines Tunnelofens einzubringen, so dass die Temperaturabweichungen über einen Besatzquerschnitt minimal gehalten werden können. Mit Hilfe weiterer Brenner soll demnach eine gleichmäßige Führung des Brennprozesses ermöglicht werden, so dass eine hohe Produktqualität zu erzielen ist. Der Bauaufwand, mittels dem dies zu erreichen ist, soll gering gehalten werden, dennoch soll ein Temperaturausgleich über den gesamten Querschnitt des Tunnelofens und auch eine Anpassung an die jeweiligen Gegebenheiten leicht möglich sein.

Gemäß der Erfindung wird dies bei einem Gasbrenner für einen Tunnelofen der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass das Brenneraußenrohr an seinem freien Ende geschlossen ausgebildet ist und im Endbereich des Brennstoffrohres eine oder mehrere in die Wandung eingearbeiteter radial gerichtete Austrittsöffnungen zum seitlichen Austritt der Brennerflamme aufweist, wobei die Ausnehmungen als sich teilweise oder ganz über dessen Umfang erstreckende Schlitzdüsen, als Lochkranz oder als Runddüsen ausgebildet sind.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung können in das Brenneraußenrohr zwei diametral einander gegenüberliegend angeordnete Schlitzdüsen oder Lochkränze eingearbeitet sein, so dass in einem Spalt nach zwei Seiten gefeuert werden kann.

Des weiteren sollten die in das Brenneraußenrohr eingearbeiteten Schlitzdüsen oder Lochkränze sich jeweils über einen Bogenwinkel von mindestens 45°, vorzugsweise über einen Bogenwinkel von ca. 100°, erstrecken.

Da das Brennerrohr in die Brennkammer des Tunnelofens hineinragt, ist es auch angebracht, die in dem Brenneraußenrohr vorgesehenen Rund- und/oder Schlitzdüsen und/oder die Lochkränze durch Einsätze aus einem hitzebeständigen Werkstoff, z. B. aus Keramik, herzustellen.

Zweckmäßig ist es hierbei, die Schlitzdüsen oder die Lochkränze achssenkrecht zu dem Brenneraußenrohr oder in dessen Achsrichtung geneigt anzuordnen.

Um in dem Brenneraußenrohr eine Vormischkammer zu schaffen, sollte das Brennstoffrohr axial verschiebbar und in seiner axialen Lage arretierbar in dem Brenneraußenrohr angeordnet sein.

Das Ende des Brenneraußenrohres kann auf einfache Weise durch eine achssenkrecht zu diesem eingeformte Wand, eine aufgesetzte Kappe oder dgl., verschlossen ausgebildet sein. Dies kann dadurch bewerkstelligt werden, in dem das Brenneraußenrohr in Form eines Topfes, vorzugsweise aus Keramik, gestaltet wird.

Nach einer Weiterbildung ist vorgesehen, auch das Brennstoffrohr an seinem freien Ende verschlossen auszubilden und in dieses in Höhe der Austrittsöffnung des Brenneraußenrohres eine oder mehrere Düsen ein- oder aufzusetzen oder Düsenbohrungen einzuarbeiten, die in Richtung der Austrittsöffnung münden. Die Austrittsdüse des Brennstoffrohres kann ebenfalls als Schlitzdüse oder als Konusdüse ausgebildet sein.

Zur Halterung des Brenneraußenrohres ist es vorteilhaft, ein Anschlussstück für eine Luftzuführungsleitung vorzusehen, mit dem das Brenneraußenrohr, beispielsweise unmittelbar über ein Zwischenstück, verbunden ist, wobei, um das Ausrichten der Austrittsöffnungen zu erleichtern, das Brenneraußenrohr oder das mit diesem fest verbundene Zwischenstück in dem Anschlussstück verdrehbar, z. B. mittels eines in dieses eingearbeiteten Gewindes, gehalten sein sollte.

Des weiteren ist zur Halterung des Brennstoffrohres ein vorzugsweise mit dem Anschlussstück verschraubbares Zwischenglied vorzusehen, in dem das Brennstoffrohr unmittelbar oder mittels eines dieses aufnehmenden Anschlussrohres verschiebbar und in unterschiedlichen axialen Lagen arretierbar gehalten ist.

Die an das Anschlussstück angeschlossene Luftzuführungsleitung sollte mit einem regelbaren Drosselventil ausgestattet sein, das mittels eines in dem Anschlussstück eingesetzten Sensors steuerbar ist, so dass die Lufteinstellung ohne weiteres konstant oder auch stellleistungs abhängig bzw. impulsierend kohärent zum Gasimpuls gefahren werden kann.

Wird ein Gasbrenner für einen Tunnelofen gemäß der Erfindung ausgebildet, so ist es auf einfache Weise möglich, in der Brennkammer eines Tunnelofens eine gleichmäßige Temperaturverteilung und somit einen gleichmäßigen Brand des Besatzes zu erzielen. Die mit radial gerichteten Austrittsöffnungen für die Flamme des Brenners versehenen Brenneraußenrohre können nämlich ohne weiteres in den Spalten zwischen der Decke bzw. den Seitenwänden und des Besatzes angeordnet werden, so dass in diese Bereiche zum Ausgleich der dort mitunter in einem erheblichen Maße auftretenden Energieverluste zusätzlich Wärmeenergie eingeleitet werden kann. Es ist demnach über den gesamten Ofenquerschnitt eine den jeweiligen Erfordernissen entsprechende Temperaturverteilung einstellbar, so dass unterschiedlicher Energiebedarf über die Höhe und die Breite des Ofenquerschnittes auszugleichen ist und die Formlinge optimal gebrannt werden.

Der Bauaufwand, mittels dem dies zu bewerkstelligen ist, ist äußerst gering, dennoch wird ein Gasbrenner geschaffen der störungsfrei über einen langen Zeitraum und sehr vielseitig einsetzbar ist. Mit Hilfe des vorschlagsgemäß ausgebildeten Brenners wird somit die Betriebsweise eines Tunnelofens in einem erheblichen Maße verbessert und dessen Leistungsfähigkeit wird gesteigert.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Gasbrenners für einen Tunnelofen dargestellt, das nachfolgend im einzelnen erläutert ist. Hierbei zeigt:

Fig. 1 die Anordnung von Gasbrennern in dem Decken- bzw. in den Randspalten eines Tunnelofens,

Fig. 2 den Gasbrenner nach Fig. 1 in einem Axialschnitt und in unterschiedlichen Betriebsstellungen des Brennstoffrohres,

Fig. 3 einen Schnitt durch den Brenner gemäß Fig. 2 nach der Linie III-III,

Fig. 4 die Ausbildung der Austrittsöffnungen des Brenneraußenrohres als Lochkranz in einem Schnitt nach Fig. 3,

Fig. 5 die Ausbildung einer Austrittsöffnung des Brenneraußenrohres als Runddüse, in Ansicht, und

Fig. 6, 7 und 8 unterschiedliche Ausgestaltungen der auf die Austrittsöffnung des Brenneraußenrohres gerichteten Austrittsdüsen des Brennstoffrohres, jeweils in vergrößerter Darstellung.

Der in Fig. 2 im einzelnen dargestellte und mit 11 bezeichnete Gasbrenner ist insbesondere zum Aufheizen der Ofenatmosphäre in dem Deckenspalt 3 und/oder den Randspalten 4 zwischen dem Besatz 2 eines Tunnelofens 1 und dessen Decke bzw. den Seitenwänden einsetzbar, um in dem Tunnelofen 1 eine gleichmäßige Führung des Brennprozesses mit minimalen Temperaturabweichungen über den gesamten Querschnitt zu ermöglichen. Die Flamme 20 des Gasbrenners 11 und somit die erforderliche Wärmeenergie wird aufgrund der konstruktiven Ausgestaltung unmittelbar in den Deckenspalt 2 und/oder in die Randspalte 3 eingeführt.

Um dies zu bewerkstelligen, tritt bei dem aus einem Brennstoffrohr 12 und einem dieses mit Abstand umgebenden Brenneraußenrohres 14 bestehenden Gasbrenner 11 die Flamme 20 seitlich etwa achssenkrecht zu dem Brenneraußenrohr 14 aus diesem aus. Dazu ist in das Brenneraußenrohr 14 an seinem freien Ende 14' durch eine Wand 15 verschlossen ausgebildet und in das Brenneraußenrohr 14 sind eine oder mehrere radial gerichtete Austrittsöffnungen 21 eingearbeitet, die gemäß den Fig. 2 und 3 als Schlitzdüsen 22, nach Fig. 4 als Lochkranz 23 oder, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, als einzelne Runddüsen 24, die in einem Einsatzstück 25 eingesetzt oder unmittelbar in das Brenneraußenrohr 14 eingearbeitet ist, ausgebildet sein können. Die Art der Austrittsöffnungen 21 kann je nach Einsatzzweck gewählt werden.

Bei dem Gasbrenner 11 nach Fig. 2 sind das Brennstoffrohr 12 sowie das Brenneraußenrohr 14 jeweils in einem Ansatzstück 31 gehalten, an das indirekt eine Gasleitung 32 zur Zuführung des Brennstoffes sowie mittels eines Rohrstückes 35 eine Luftleitung 33 zur Zuführung der Verbrennungsluft angeschlossen sind. In das Rohrstück 35 ist des weiteren ein Sensor 36 eingesetzt und die Luftleitung 33 ist mit einem regelbaren Drosselventil 34 ausgestattet, so dass die Lufteinstellung in dem Zwischenraum 17 zwischen dem Brennstoffrohr 12 und dem Brenneraußenrohr 14, in dem das Brennstoffrohr 12 mittels Stegen 16 zentrisch abgestützt ist, geregelt werden kann.

Das gemäß Fig. 2 mit einer zentrischen Austrittsdüse 13 versehene Brennstoffrohr 12 ist axial verstellbar und in unterschiedlichen Lagen arretierbar in dem Anschlussstück 31 gehalten. Dazu ist ein Zwischenstück 41 vorgesehen, das in einer Gewindebohrung 42 des Anschlussstückes 31 eingeschraubt und durch eine Kontormutter 47 gesichert ist. Das Zwischenstück 41 weist des weiteren eine zentrische Bohrung 43 auf, in der ein Anschlussrohr 45 verschiebbar angeordnet ist. Mit Hilfe einer in dem Zwischenstück 41 angeordneten Klemmschraube 44 ist das Anschlussrohr 45, durch dessen Innenraum 46 das Gas dem Brennstoffrohr 12 zugeführt wird, arretierbar.

Durch axiales Verschieben des Anschlussrohres 45 in dem Zwischenglied 41 kann somit die Größe der Vormischkammer 18 zwischen der Austrittsdüse 13 des Brennstoffrohres 12 und der Wand 15 des Brenneraußenrohres 14 eingestellt werden. Durch einen an dem Anschlussrohr 45 angeformten Anschlagring 48 ist der Mindestabstand zwischen der Düse 13 und der Wand 15 bestimmt. Mit Hilfe der Größe der Vormischkammer 18 wie auch durch die Zuführung der Verbrennungsluft kann die Ausbildung der Flamme 20 beeinflusst werden.

Das Brenneraußenrohr 14 ist mit der am freien Ende 14' vorgesehenen Wand 15 bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Topf aus einem hitzebeständigen Material, wie z. B. Keramik, ausgebildet und in einer Hülse 38 mittels einer Klebstoffschicht 39 sowie Schrauben 40 gehalten. Die Hülse 38 wiederum ist in einem in dem Anschlussstück 31 vorgesehenen Gewinde 37 eingeschraubt. Die jeweilige Lage der Austrittsöffnungen 21 kann somit durch Verdrehen der Hülse 37 ohne Schwierigkeiten auf die Zone ausgerichtet werden, in der mittels der Brennerflamme 20 Energie einzubringen ist.

In den Fig. 6 bis 8 ist gezeigt, dass die Austrittsdüsen 13', 13" und 13''' des Brennstoffrohres 12 auch unmittelbar im Bereich der Austrittsöffnung 21 des Brenneraußenrohres 14 angeordnet sein können. Das Brennstoffrohr 12 ist dazu an seinem freien Ende 12' verschlossen ausgebildet, und die Austrittsdüsen 13', 13" und 13''' sind jeweils in Höhe der Austrittsöffnung 21 vorgesehen und auf diese gerichtet. Gemäß Fig. 6 ist die Austrittsdüse 13' als Schlitzdüse etwa der Schlitzdüse 22 des Brenneraußenrohres 14 entsprechend gestaltet, nach Fig. 7 ist in dem Brennstoffrohr 12 eine Lochdüse als Austrittsdüse 13" vorgesehen. In Fig. 8 ist auf das Brennstoffrohr 12' eine Konusdüse als Austrittsdüse 13''' aufgesetzt. Durch diese Ausgestaltungen werden somit mündungsmischende Gasbrenner geschaffen.

Mit Hilfe des Gasbrenners 11 kann demnach, ohne unmittelbar den Besatz 2 des Tunnelofens 1 zu beeinflussen, Wärmeenergie in den Deckenspalt 2 und/oder die Randspalte 3 und damit in die Eckbereiche des Tunnelofens 1 eingebracht werden, die Temperaturverteilung über den gesamten Besatzquerschnitt kann auf diese Weise den Erfordernissen entsprechend eingestellt werden.

Claims (14)

1. Gasbrenner (11) für einen Tunnelofen (1) der keramischen Industrie mit einem lanzenförmig ausgebildeten Brennstoffrohr (12) zur Zuführung des Brennstoffes und einem Brenneraußenrohr (14) für die Verbrennungsluft, in dem das Brennstoffrohr (12) zentrisch eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Brenneraußenrohr (14) an seinem freien Ende (14') geschlossen ausgebildet ist und im Endbereich des Brennstoffrohres (12) eine oder mehrere in die Wandung eingearbeitete radial gerichtete Austrittsöffnungen (21) zum seitlichen Austritt der Brennerflamme (20) aufweist, wobei die Ausnehmungen (21) als sich teilweise oder ganz über dessen Umfang erstreckende Schlitzdüsen (22), als Lochkranz (23) oder als Runddüsen (24) ausgebildet sind.

2. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitzdüsen (22) oder die Lochkränze (23) achssenkrecht zu dem Brenneraußenrohr (14) oder in dessen Achsrichtung geneigt angeordnet sind.

3. Gasbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in das Brenneraußenrohr (14) zwei diametral einander gegenüberliegend angeordnete Schlitzdüsen (22) oder Lochkränze (23) eingearbeitet sind.

4. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in das Brenneraußenrohr (14) eingearbeiteten Schlitzdüsen (22) oder Lochkränze (23) sich jeweils über einen Bogenwinkel von mindestens 45 Grad, vorzugsweise über einen Bogenwinkel von ca. 100 Grad erstrecken.

5. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Brenneraußenrohr (14) vorgesehenen Rund- und/oder Schlitzdüsen (24 bzw. 22) und/oder die Lochkränze (23) durch Einsätze (25) aus einem hitzebeständigen Werkstoff, z. B. aus Keramik, gebildet sind.

6. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffrohr (12) axial verschiebbar und in seiner axialen Lage arretierbar in dem Brenneraußenrohr (14) angeordnet ist.

7. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende (14') des Brenneraußenrohres (14) durch eine achssenkrecht zu diesem eingeformte Wand (15), eine aufgesetzte Kappe oder dergleichen verschlossen ausgebildet ist.

8. Gasbrenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Brenneraußenrohr (14) in Form eines Topfes vorzugsweise aus Keramik ausgebildet ist.

9. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffrohr (12) an seinem freien Ende (12') verschlossen ausgebildet ist und dass in dieses in Höhe der Austrittsöffnung (21) des Brenneraußenrohres (14) eine oder mehrere Düsen (13', 13", 13''') ein- oder aufgesetzt oder Düsenbohrungen eingearbeitet sind, die in Richtung der Austrittsöffnung (21) münden.

10. Gasbrenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsdüse (13', 13''') des Brennstoffrohres (12) als Schlitzdüse oder als Konusdüse ausgebildet ist.

11. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Halterung des Brenneraußenrohres (14) ein Anschlussstück (31) für eine Luftzuführungsleitung (33) vorgesehen ist, mit dem das Brenneraußenrohr (14), beispielsweise unmittelbar über ein Zwischenstück (38), verbunden ist.

12. Gasbrenner nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Brenneraußenrohr (14) oder das mit diesem fest verbundene Zwischenstück (38) in dem Anschlussstück (31) verdrehbar, z. B. mittels eines in dieses eingearbeiteten Gewindes (37), gehalten ist.

13. Gasbrenner nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Halterung des Brennstoffrohres (12) ein vorzugsweise mit dem Anschlussstück (31) verschraubbares Zwischenglied (41) vorgesehen ist, in dem das Brennstoffrohr (12) unmittelbar oder mittels eines dieses aufnehmenden Anschlussrohres (45) verschiebbar und in unterschiedlichen axialen Lagen arretierbar gehalten ist.

14. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzuführungsleitung (33) mit einem regelbaren Drosselventil (34) versehen ist, das mittels eines in dem Anschlussstück 31 eingesetzten Sensors (36) steuerbar ist.