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Die Erfindung betrifft eine Ofenanordnung, wie sie beispielsweise zum Brennen keramischer Werkstücke oder zur Wärmebehandlung von Stahl verwendet wird, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Nach dem Stand der Technik ist aus Praxishandbuch „Thermoprozesstechnik“, Band 2, Vulkanverlag ein Herdwagenofen bekannt. Ein Herdwagenofen bildet eine Ofenanordnung, welche einen Ofen mit einem Boden und sich davon erstreckenden Seitenwänden umfasst. In den Seitenwänden sind punktförmige Brenner oberhalb des Bodens entlang der Seitenwände vorgesehen. Ferner weist die bekannte Ofenanordnung einen Wagen zur Aufnahme von Brenngut bzw. zu brennenden Werkstücken auf. Der Wagen weist eine in einem vorgegebenen Abstand vom Boden vorgesehene erste Stützfläche auf. Auf der ersten Stützfläche sind meist aus Stahl oder Stahlguss gefertigte Stützprofile bzw. Träger abgestützt, welche beispielsweise eine Breite von 200 bis 400 mm und eine Länge von 1000 bis 2000 mm aufweisen. Die Träger weisen ein trapezartiges Profil auf und sind auf der ersten Stützfläche quer zur Transportrichtung des Herdwagens abgestützt. Auf den Trägern werden die zu brennenden Werkstücke abgestützt. Die Anordnung der Träger richtet sich üblicherweise nach der Geometrie der abzustützenden Werkstücke.
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Die nach dem Stand der Technik bekannte Ofenanordnung hat den Nachteil, dass darin die Abgase nicht homogen verteilt werden. Es bilden sich im Ofenraum während des Brennvorgangs Zonen mit einer unterschiedlichen Temperatur aus. Infolgedessen sind die Werkstücke über ihre Geometrie hin nicht immer homogen erwärmt oder gebrannt bzw. gesintert.
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Die
DE 1 433 722 B offenbart einen gas- oder ölbeheizten Wärmofen mit einer oder mehreren Zonen, deren vornehmlich unterschiedliche Temperatur zur Erreichung beliebiger Glühprogramme getrennt regelbar ist.
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Aus dem Dokument
US 2 386 825 A ist eine gattungsgemäße Ofenanordnung bekannt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere eine Ofenanordnung angegeben werden, welche sich während des Brennvorgangs durch eine besonders homogene Temperaturverteilung im Ofen auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 12.
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Nach Maßgabe der Erfindung wird eine Ofenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen.
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Bei der erfindungsgemäßen Ofenanordnung wird ein durch den Boden, die Seitenwände und die Decke umgebener Ofenraum durch heiße Abgase beheizt, welche durch zumindest eine schlitzförmige Austrittsöffnung entlang der Seitenwand in den Ofenraum geführt werden. Die zumindest eine schlitzförmige Austrittsöffnung befindet sich in der Nähe des Bodens des Ofens. Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass in der Decke und/oder in zumindest einer der Seitenwände zumindest ein Abgas-Durchbruch zum Abführen der heißen Abgase vorgesehen ist. Damit wird in vorteilhafter Weise die Ausbildung von Konvektionsströmungen im Ofenraum vermieden.
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Erfindungsgemäß ist ein Querschnitt bzw. eine Öffnungsfläche des zumindest einen Abgas-Durchbruchs so gewählt, dass sich im Ofenraum eine im Wesentlichen laminare Abgasströmung ausbildet. Falls mehrere Abgas-Durchbrüche vorgesehen sind, ist unter dem „Querschnitt“ ein Gesamtquerschnitt sämtlicher Abgas-Durchbrüche zu verstehen. Die Abgasströmung ist gerichtet im Wesentlichen vom Boden zur Decke. Damit kann eine besonders homogene Temperaturverteilung im Ofenraum erreicht werden. Unerwünschte Konvektionsströmungen werden vermieden.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung ist eine Abgasführungseinrichtung vorgesehen, mit der die Abgase stromabwärts des zumindest einen Abgas-Durchbruchs entlang der Seitenwände in Richtung des Bodens geführt werden. Die Abgasführungseinrichtung umgibt zumindest teilweise die Decke und die Seitenwände. Damit werden die durch den zumindest einen Abgas-Durchbruch, vorzugsweise die mehreren Abgas-Durchbrüche, aus dem Ofenraum entlassene Abgase an der Decke und/oder den Seitenwänden entlanggeführt. Damit können die Decke und/oder die Seitenwände beheizt und Energie eingespart werden. Abgesehen davon können damit die Decke und/oder die Seitenwände gegen Temperaturschwankungen in der Umgebung besser abgeschirmt und damit besonders konstante Temperaturbedingungen im Ofenraum gewährleistet werden.
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Die Abgase werden mittels der Abgasführungseinrichtung in Richtung des Bodens geführt. Zu diesem Zweck kann die Abgasführungseinrichtung ein Sauggebläse aufweisen.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Abgasführungseinrichtung eine Mischeinrichtung zum Beimischen zumindest eines Teils der abgeführten Abgase zu einer dem zumindest einem Brenner zugeführten Verbrennungsluft auf. Damit kann weiter Energie eingespart werden.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Ofenanordnung eine auf dem Boden abgestützte Abgasverteilungseinrichtung, welche eine mit einem zweiten Abstand vom Boden beabstandete erste Stützfläche bildet, wobei der zweite Abstand zumindest der Höhe der schlitzförmigen Austrittsöffnung entspricht, so dass die im Betrieb daraus austretenden Abgase in einen zwischen dem Boden und der ersten Stützfläche gebildeten Abgasverteilungsraum geführt werden, und wobei die erste Stützfläche Durchbrüche zum Abführen der Abgase aus dem Abgasverteilungsraum in einen darüber befindlichen Ofenraum aufweist.
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Vorteilhafterweise wird als Brenner ein „Flächenbrenner“ verwendet. Es handelt sich dabei um einen vollständig vorgemischten Brenner, in welchem ein Gemisch aus Gas und Luft verbrannt wird. Der Flächenbrenner umfasst im Sinne der vorliegenden Beschreibung eine dem Brenner stromabwärts nachgeordnete schlitzförmige Austrittsöffnung in der Seitenwand des Ofens. Aus dem Flächenbrenner treten lediglich heiße „Brenngase“ bzw. „Abgase“ aus. D. h. in Abkehr vom Stand der Technik wird der Boden nicht mit freien Flammen, sondern lediglich mit heißen Abgasen beaufschlagt.
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Die Ofenanordnung kann ferner eine auf dem Boden abgestützte Abgasverteilungseinrichtung umfassen, welche einen Abgasverteilungsraum bildet. Die aus der schlitzförmigen Austrittsöffnung austretenden heißen Abgase werden in den Abgasverteilungsraum geführt. Ferner ist vorgesehen, dass eine den Abgasverteilungsraum zum Ofenraum hin begrenzende erste Stützfläche Durchbrüche zum Abführen der Abgase aus dem Abgasverteilungsraum aufweist. Die erste Stützfläche hat die Funktion, die Abgase über den Ofenraum gleichmäßig zu verteilen. Auf der ersten Stützfläche können auch zu brennende Werkstücke unmittelbar abgestützt werden. Die vorgeschlagene Ofenanordnung zeichnet sich beim Betrieb durch eine besonders homogene Temperaturverteilung im Ofenraum aus. Damit ist es möglich, Werkstücke über ihre gesamte Geometrie hinweg homogen zu erwärmen oder brennen bzw. zu sintern.
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Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist der Begriff „Ofen“ breit zu interpretieren. Es handelt sich dabei allgemein um eine Einrichtung zur thermischen Behandlung eines Werkstücks. Bei einem „Ofen“ im Sinne der vorliegenden Erfindung kann es sich um einen stationären Ofen, beispielsweise einen Kammerofen, einen Herdwagenofen, einen Durchlaufofen oder dgl. handeln. Es kann aber auch sein, dass Teile des Ofens, insbesondere die Decke und/oder die Seitenwände beweglich sind. Bei einem „Ofen“ im Sinne der vorliegenden Erfindung kann es sich auch um einen Haubenofen handeln, bei dem die Decke zusammen mit den Seitenwänden eine vom Boden abhebbare Haube bilden. Ein solcher Haubenofen kann auch so ausgeführt sein, dass das Gut mittels einer zusätzlich in den Ofenraum integrierten Haube von den Abgasen getrennt wird. In diesem Fall findet eine indirekte Erwärmung des Guts statt. Dabei wird ein von der Haube umschlossener Innenraum vorteilhafterweise mit einem Schutzgas gefüllt. Ferner kann es sich bei dem Ofen um einen Verschiebeofen handeln, bei dem eine Haube des Ofens nur soweit angehoben wird, dass die Verbindung zwischen dem Boden und den Seitenwänden gelöst wird. Der Ofen kann dabei so ausgestaltet sein, dass der Boden in einer solchen Länge ausgeführt ist, dass die Haube in zwei unterschiedliche Positionen bezüglich des Bodens gesetzt werden kann. Damit ist es möglich, den Ofen quasi kontinuierlich zu betreiben, wobei in einer ersten Position eine thermische Behandlung stattfindet, während in der zweiten Position ein bereits thermisch behandeltes Gut entladen bzw. die zweite Position mit einem thermisch zu behandelnden Gut beladen wird. - Das zu behandelnde Gut kann auch kontinuierlich durch den Ofen transportiert werden. In diesem Fall kann es sich bei Ofen um einen Stoßofen, Hubherdofen, Hubbalkenofen, Drehherdofen, Rollenherdofen oder Gleichschrittofen handeln.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung nimmt eine durch die Durchbrüche gebildete Öffnungsfläche zu den Seitenwänden hin ab. Das ermöglicht eine besonders homogene Verteilung der heißen Abgase im Ofenraum.
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Zur Bestimmung der „Öffnungsfläche“ im Sinne der vorliegenden Erfindung kann die erste Stützfläche in eine Vielzahl gleichgroßer Flächenelemente unterteilt werden. Solche Flächenelemente sind vorteilhafterweise quadratisch. Die „Öffnungsfläche“ pro Flächenelement ergibt sich aus der Fläche des Flächenelements abzüglich der durch die Durchbrüche gebildeten Flächen. Die zur Bestimmung der Öffnungsfläche gewählten Flächenelemente sind üblicherweise so dimensioniert, dass sie zumindest einen, vorzugsweise zwei Durchbrüche, aufweisen.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung sind in beiden Seitenwänden jeweils zumindest ein Flächenbrenner mit einer sich im vorgegebenen ersten Abstand oberhalb des Bodens entlang der jeweiligen Seitenwand erstreckenden schlitzförmigen Austrittsöffnung für heiße Abgase vorgesehen. An jeder der Seitenwände oder auch an beiden Seitenwänden können aufeinanderfolgend mehrere Flächenbrenner vorgesehen sein, deren schlitzförmige Austrittsöffnungen sich aneinander anschließen, so dass sich entlang zumindest einer der Seitenwände über einen wesentlichen Teil deren Länge aufeinanderfolgende schlitzförmige Austrittöffnungen im ersten Abstand vom Boden erstrecken. Die mehreren schlitzförmigen Austrittsöffnungen können auch zu einer einzigen sich über einen wesentlichen Teil der Länge der Seitenwand erstreckenden schlitzförmigen Austrittsöffnung verbunden sein. - Die vorgeschlagenen schlitzförmigen Austrittsöffnungen ermöglichen einen homogenen Wärmeeintrag über die gesamte Länge des der schlitzförmigen Austrittsöffnung gegenüberliegenden Abgasverteilungsraums. Im Abgasverteilungsraum stellt sich, z. B. senkrecht zu einer Transportrichtung eines Wagens, ein Temperaturprofil ein, welches entlang einer, sich z. B. in Transportrichtung des Wagens erstreckenden, Länge des Abgasverteilungsraums weitgehend konstant ist.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist in die schlitzförmige Austrittsöffnung zumindest eine einen offenen Porenraum aufweisende poröse Platte eingesetzt. Das Vorsehen einer porösen Platte dient dazu, die Geschwindigkeit sowie die Temperatur der aus der schlitzförmigen Austrittsöffnung austretenden heißen Abgase zu vergleichmäßigen. Auch das trägt zur Ausbildung eines über die Länge des Abgasverteilungsraums hinweg gleichmäßigen Temperaturprofils bei.
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Nach einer Ausgestaltung sind auf dem Boden parallel zu den Seitenwänden verlaufende Schienen vorgesehen, auf denen ein Wagen zur Aufnahme von Brenngut abgestützt ist, welcher eine in einem vorgegebenen dritten Abstand vom Boden vorgesehenen zweite Stützfläche aufweist, wobei der dritte Abstand dem ersten Abstand entspricht oder kleiner als der erste Abstand ist. Indem die zweite Stützfläche erfindungsgemäß lediglich mit heißen Abgasen beaufschlagt wird, ist es in Abkehr vom Stand der Technik nicht länger erforderlich, die zweite Stützfläche aus einem gegossenen, feuerfesten Beton herzustellen. Die zweite Stützfläche kann beispielsweise aus einer oder mehreren Metallplatten hergestellt sein. Die Metallplatten können zum Abgasverteilungsraum hin mit einer keramischen Isolationsschicht, beispielsweise hergestellt aus keramischen Fasern, zusätzlich thermisch isoliert sein. Bei der vorgeschlagenen Ofenanordnung lässt sich insbesondere der Wagen einfach und kostengünstig herstellen.
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Vorteilhafterweise ist die erste Stützfläche aus zumindest einer, die Durchbrüche aufweisenden Metallplatte gebildet, welche auf auf dem Boden oder der zweiten Stützfläche abgestützten Stützmitteln abgestützt ist. Die Stützmittel sind beispielsweise aus Stahl oder Stahlguss hergestellt. Sie weisen ein dreieckiges, trapezförmiges oder rechteckiges Profil auf. Senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des Profils können die Stützmittel weitere Durchbrüche aufweisen. Die Stützmittel werden zweckmäßigerweise so auf die zweite Stützfläche gelegt, dass eine Erstreckungsrichtung des Profils senkrecht zur Transportrichtung des Wagens verläuft. Die Stützmittel können beispielsweise in einem Abstand von 100 bis 500 mm im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sein.
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Zur Ausbildung der ersten Stützfläche können auf den Stützmitteln auch mehrere Metallplatten in aneinanderliegender Anordnung aufgelegt sein. Die Metallplatten können sich über die Länge des Bodens oder der zweiten Stützfläche erstrecken und eine Breite aufweisen, welche lediglich einem Bruchteil der Breite des Bodens oder der zweiten Stützfläche entspricht. Es können Metallplatten vorgesehen sein, deren Durchbrüche insgesamt unterschiedlich große Öffnungsflächen bilden. So kann durch Aneinanderlegen mehrerer Metallplatten eine zu den Seitenwänden hin abnehmende Öffnungsfläche einfach realisiert werden.
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Die Stützmittel können an der der ersten Stützfläche zugewandten Oberseite Ausnehmungen aufweisen. Die Metallplatten zur Ausbildung der ersten Stützfläche können so ausgebildet sein, dass sie zu den Stützmitteln sich erstreckende Eingriffselemente, beispielsweise Zungen, haben, welche zur Lagefixierung der Metallplatten in die Ausnehmungen der Stützmittel eingreifen. In diesem Fall sind die Metallplatten also brückenartig ausgebildet und überspannen jeweils einen Zwischenraum, welcher zwischen zwei parallel angeordneten Stützmitteln gebildet ist. Zur Erhöhung der Formstabilität der Metallplatten können diese nach Art von U-Profilen ausgebildet sein. Die beiden Schenkel der U-Profile bilden in diesem Fall die langen Seiten des U-Profils. Die Eingriffselemente sind an den kurzen Seiten des U-Profils vorgesehen. Im Montagezustand weisen die Schenkel des U-Profils ebenfalls in Richtung des Abgasverteilungsraums.
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Auf die erste Stützfläche können Stützbrücken abgestützt sein, welche ebenfalls den zwischen zwei parallel angeordneten Stützmitteln gebildeten Zwischenraum überspannen. Die Stützbrücken dienen dem Abtrag einer durch schweres Brenngut bedingten hohen Last. Durch die Verwendung der Stützbrücken kann die durch das Brenngut wirkende Last besonders sicher und zuverlässig auf den Wagen abgetragen werden.
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Anstelle der Metallplatten kann die erste Stützfläche auch durch Aneinanderlegen von Stützmitteln mit rechteckigen Profilen realisiert werden. In diesem Fall wird die erste Stützfläche durch eine dem Boden oder der zweiten Stützfläche gegenüberliegende Deckfläche des Profils gebildet. In der Deckfläche sind die Durchbrüche vorgesehen, derart, dass eine durch die Durchbrüche gebildete Öffnungsfläche von den Seitenwänden zur Mitte der ersten Stützfläche hin zunimmt.
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Die Stützmittel und/oder die Stützbrücken können aus Metall oder Keramik hergestellt sein.
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Die Stützmittel sind so auf der zweiten Stützfläche angeordnet, dass die Erstreckungsrichtung des Profils senkrecht oder schräg zu den Seitenwänden verläuft. Die Anordnung der Stützmittel wird so gewählt, dass eine möglichst homogene Temperaturverteilung im Ofenraum erreicht wird.
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Die zweite Stützfläche kann an ihrer dem Abgasverteilungsraum zugewandten Oberseite mit einer thermischen Isolierung versehen sein. Es kann sich dabei beispielsweise um ein keramisches Fasermaterial oder ein anderes hochtemperaturfestes Isolationsmaterial handeln.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung ist an zumindest einer der beiden Seitenwände zumindest ein weiterer Flächenbrenner mit einer sich in der Seitenwand erstreckenden weiteren schlitzförmigen Austrittsöffnung für heiße Abgase vorgesehen, wobei sich die weitere schlitzförmige Austrittsöffnung oberhalb der ersten Stützfläche in den Ofenraum öffnet. Die weitere schlitzförmige Austrittsöffnung kann insbesondere in der Nähe einer Decke des Ofens in zumindest einer der beiden Seitenwände verlaufen. Zweckmäßigerweise ist im Ofenraum eine Platte gegenüberliegend der weiteren schlitzförmigen Austrittsöffnung angeordnet, um die durch die weitere schlitzförmige Austrittsöffnung in den Ofenraum geführten heißen Abgase in Richtung der ersten Stützfläche zu führen. Die Platte verläuft zweckmäßigerweise abschnittsweise parallel zur Seitenwand derart, dass ein Transportraum oberhalb der ersten Stützfläche frei bleibt.
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Die weiteren schlitzförmigen Austrittsöffnungen können analog zu den schlitzförmigen Austrittsöffnungen ausgestaltet sein. Es kann insbesondere sein, dass an beiden Seitenwänden jeweils zumindest ein weiterer Flächenbrenner mit einer sich in der Seitenwand erstreckenden weiteren schlitzförmigen Austrittsöffnung für heiße Abgase vorgesehen ist, wobei sich die weiteren schlitzförmigen Austrittsöffnungen oberhalb der ersten Stützfläche in den Ofenraum öffnen. Damit kann eine besonders homogene Temperaturverteilung innerhalb des Ofenraums erreicht werden.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist an der Decke zumindest ein weiterer Flächenbrenner mit einer in der Decke vorgesehenen weiteren Austrittsöffnung für heiße Abgase vorgesehen. Die weitere Austrittsöffnung kann rechteckig, rund oder schlitzförmig ausgebildet sein. Der weiteren Austrittsöffnung kann eine sich im Ofenraum parallel zur Decke erstreckende Abgasverteilungsplatte nachgeordnet sein, welche aus zumindest einer weitere Durchbrüche aufweisenden weiteren Metallplatte gebildet ist. Die Abgasverteilungsplatte kann ähnlich wie die erste Stützfläche ausgebildet sein, welche den Abgasverteilungsraum zum Ofenraum hin begrenzt. Die Abgasverteilungsplatte verteilt die Abgase gleichmäßig über den Ofenraum und trägt dazu bei, dass die Abgase mit einer gleichförmigen Strömungsgeschwindigkeit im Ofenraum in Richtung des Brennguts gefördert werden.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist in die schlitzförmige Austrittsöffnung und/oder die weitere Austrittsöffnung zumindest eine einen offenen Porenraum aufweisende poröse Platte eingesetzt. Das Vorsehen einer porösen Platte dient dazu, die Geschwindigkeit der aus der schlitzförmigen bzw. weiteren Austrittsöffnung austretenden heißen Abgase zu vergleichmäßigen. Auch das trägt zur Ausbildung eines über die Länge des Abgasverteilungsraums hinweg gleichmäßigen Temperaturprofils bei.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Seitenansicht einer ersten Ofenanordnung,
- 2 eine Draufsicht auf die Ofenanordnung gemäß der Schnittlinie A-A' in 1,
- 3 eine teilweise perspektivische Ansicht eines ersten Stützmittels,
- 4 eine schematische Seitenansicht einer zweiten Ofenanordnung,
- 5 eine Draufsicht auf die Ofenanordnung gemäß der Schnittlinie A-A' in 4,
- 6 eine teilweise perspektivische Ansicht eines zweiten Stützmittels,
- 7 eine teilweise perspektivische Ansicht einer dritten Ofenanordnung,
- 8 eine zweite perspektivische Teilansicht gemäß 7,
- 9 eine Draufsicht gemäß 8,
- 10 eine Seitenansicht gemäß 9,
- 11 eine Draufsicht auf ein Brückenelement gemäß 7,
- 12 eine erste Seitenansicht gemäß 11,
- 13 eine zweite Seitenansicht gemäß 11,
- 14 eine Draufsicht auf ein Profilblech gemäß 7,
- 15 eine erste Seitenansicht gemäß 14,
- 16 eine zweite Seitenansicht gemäß 14,
- 17 ein Randprofilblech gemäß 7,
- 18 eine erste Seitenansicht gemäß 17,
- 19 eine zweite Seitenansicht gemäß 17,
- 20 eine Draufsicht auf ein Frontprofilblech gemäß 7,
- 21 eine erste Seitenansicht gemäß 20,
- 22 eine zweite Seitenansicht gemäß 20,
- 23 eine schematische Seitenansicht einer Ofenanordnung mit weiteren Brennern,
- 24 eine schematische Seitenansicht einer vierten Ofenanordnung und
- 25 eine schematische Seitenansicht einer fünften Ofenanordnung.
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In 1 weist ein allgemein mit dem Bezugszeichen 1 bezeichneter Ofen einen Boden 2 und sich davon erstreckende Seitenwände 3 auf. Eine Rückwand sowie ein Tor zum Be- und Entladen des Ofens 1 sind hier nicht gezeigt. Ein vom Boden 2, den Seitenwänden 3 sowie einer Decke 4 des Ofens 1 umschlossener Ofenraum ist mit dem Bezugszeichen O bezeichnet. In einem ersten Abstand A1 oberhalb des Bodens 2 erstrecken sich in den Seitenwänden 3 schlitzförmige Austrittsöffnungen 5 für heiße Abgase. Ein außerhalb des Ofenraums O angebrachter Brenner zur Erzeugung der heißen Abgase ist hier der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt. Es kann sich dabei um einen konventionellen mit Gas oder Öl betriebenen Brenner handeln. Die schlitzförmige Austrittsöffnung 5 kann mit einer porösen Platte 6 verschlossen sein. Die poröse Platte 6 ist so ausgebildet, dass sie einen offenen Porenraum aufweist und damit einen Durchtritt der heißen Abgase in den Ofenraum O ermöglicht.
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Mit dem Bezugszeichen 7 ist ein Wagen bezeichnet, welcher mittels Rädern 8 auf auf den Boden 2 vorgesehenen Schienen 9 geführt ist. Der Wagen 7 weist eine zweite Stützfläche 10 auf, auf der ein erstes Stützmittel 11 abgestützt ist. Auf dem ersten Stützmittel 11 sind in einer senkrecht zur Papierebene sich erstreckenden Transportrichtung T Metallplatten 12a, 12b, 12c, 12d abgestützt. Die Metallplatten 12a, 12b, 12c, 12d bilden eine erste Stützfläche 13. Auf der ersten Stützfläche 13 sind hier durch unterbrochene Linien angedeutete Werkstücke 14 abgestützt, welche zum Brennen in den Ofenraum O eingebracht werden.
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Die zweite Stützfläche 10 weist vom Boden 2 einen dritten Abstand A3 auf. Der dritte Abstand A3 entspricht dem ersten Abstand A1 oder ist kleiner als der erste Abstand A1. Mit dem Bezugszeichen H ist eine Höhe der schlitzförmigen Austrittsöffnung 5 bezeichnet. Die zweite Stützfläche 10 und die erste Stützfläche 13 sind mit einem zweiten Abstand A2 voneinander beabstandet. Der zweite Abstand A2 ist größer als die Höhe H. Zwischen der zweiten Stützfläche 10 und der ersten Stützfläche 13 ist ein Abgasverteilungsraum B gebildet. Die Höhe H der schlitzförmigen Austrittsöffnung 5 ist höchstens so groß, dass sie einer (hier nicht näher gezeigten) weiteren Höhe des Abgasverteilungsraums B entspricht.
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2 zeigt eine Draufsicht gemäß der Schnittlinie A-A' in 1. Aus 2 ist insbesondere die Ausgestaltung der ersten 12a, der zweiten 12b, der dritten 12c und vierten Metallplatten 12d ersichtlich. Die Metallplatten 12a, 12b, 12c, 12d weisen jeweils erste Durchbrüche 15 auf. Eine durch sämtliche erste Durchbrüche 15 einer ersten Metallplatte 12a gebildete erste Öffnungsfläche ist kleiner als eine durch sämtliche erste Durchbrüche 15 einer zweiten Metallplatte 12b gebildete zweite Öffnungsfläche. Die zweite Öffnungsfläche der zweiten Metallplatte 12b ist kleiner als eine durch sämtliche erste Durchbrüche 15 einer dritten Metallplatte 12c gebildete dritte Öffnungsfläche. Die dritte Öffnungsfläche ist kleiner als eine durch sämtliche erste Durchbrüche 15 der vierten Metallplatte 12d gebildete vierte Öffnungsfläche. Die streifenförmigen Metallplatten 12a, 12b, 12c, 12d sind in ihrer Längserstreckungsrichtung im Wesentlichen parallel zur Transportrichtung T aneinanderliegend auf den ersten Stützmitteln 11 abgestützt, welche hier durch unterbrochene Linien kenntlich gemacht sind. Wegen der Anordnung der Metallplatten 12a, 12b, 12c, 12d nimmt eine durch die ersten Durchbrüche 15 gebildete Öffnungsfläche von den Seitenwänden 3 zu einer dazwischen befindlichen Mitte hin zu. Aus 2 ist ferner ersichtlich, dass entlang der Seitenwände 3 mehrere schlitzförmige Austrittsöffnungen 5 mit einer Länge L vorgesehen sind, welche aufeinanderfolgend angeordnet sind. Die mehreren schlitzförmigen Austrittsöffnungen 5 können auch zu einer einzigen schlitzförmigen Austrittsöffnung 5 vereinigt sein, welche sich über im Wesentlichen die gesamte Länge L der Metallplatten 12a, 12b, 12c, 12d in Transportrichtung T erstreckt.
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3 zeigt ein erstes Stützmittel 11 in perspektivischer Ansicht. Das erste Stützmittel 11 weist ein trapezförmiges Profil auf. Senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des Profils sind zweite Durchbrüche 16 in Profilseitenwänden vorgesehen. In einer ersten Profildecke 17a sind ferner dritte Durchbrüche 17 vorgesehen. Insbesondere die zweiten Durchbrüche 16 dienen einer Homogenisierung der Wärmeverteilung innerhalb des Abgasverteilungsraums B in Transportrichtung T.
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Im Gegensatz zu dem in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispielen sind in 4 auf der zweiten Stützfläche 10 zweite Stützmittel 18 abgestützt, deren Ausgestaltung insbesondere aus den 5 und 6 näher hervorgeht. Die zweiten Stützmittel 18 weisen im Profil einen rechteckigen Querschnitt auf. Sie sind aneinanderliegend auf der zweiten Stützfläche 10 abgestützt und bilden in aneinanderliegender Anordnung die erste Stützfläche 13. Die ersten Durchbrüche 15 sind so in einer zweiten Profildecke 18a der zweiten Stützmittel 18 angeordnet, dass eine durch die ersten Durchbrüche 15 gebildete Öffnungsfläche zu einer Mitte der ersten Stützfläche 13 hin zunimmt.
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Die 7 bis 22 zeigen eine dritte Ofenanordnung. Wie insbesondere aus den 9 und 10 ersichtlich ist, ist eine dem Abgasverteilungsraum B zugewandte Oberseite der zweiten Stützfläche 10 mit einer thermisch isolierten Schicht 19 abgedeckt. Die thermisch isolierende Schicht 19 kann beispielsweise aus einem keramischen Material hergestellt sein. - Dritte Stützmittel 20 sind auf der zweiten Stützfläche 10 abgestützt. Die zweite Stützfläche 10 kann in diesem Fall aus Metall hergestellt sein. Es ist wegen des Vorsehens der thermisch isolierenden Schicht 19 in diesem Fall nicht mehr erforderlich, dass die zweite Stützfläche 10 Bestandteil einer massiven, aus feuerfestem Beton hergestellten Platte ist. Damit kann der Wagen 7 erheblich leichter ausgeführt werden. Wegen der Gewichtsersparnis kann Wärmeenergie eingespart werden.
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Die thermisch isolierende Schicht 19 kann von der Oberseite der zweiten Stützfläche 10 bis zum ersten Abstand A1 reichen.
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Mit dem Bezugszeichen 21 sind Brenner bezeichnet, welche beidseits des Abgasverteilungsraums B so in einer (hier nicht gezeigten) Seitenwand eines Ofens 1 angebracht sind, dass die im Betrieb damit hergestellten Abgase in den zwischen der zweiten Stützfläche 10 und der ersten Stützfläche 13 gebildeten Abgasverteilungsraum B geführt werden.
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Wie insbesondere aus den 7 bis 9 hervorgeht, ist die erste Stützfläche 13 hier aus einer Vielzahl von Profilblechen 22, Randprofilblechen 23 und Seitenprofilblechen 24 gebildet.
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Die dritten Stützmittel 20 weisen an ihrer der ersten Stützfläche 13 zugewandten Oberseite Ausnehmungen 25 auf. Die Profilbleche 22 sind nach Art eines U-Profils ausgebildet. Von einer ersten Profildeckplatte 26 erstrecken sich Schenkel 27, welche die langen Seiten der Profilbleche 22 bilden. Von den kurzen Seiten der ersten Profildeckplatte 26 erstrecken sich erste Metallzungen 28 in dieselbe Richtung wie die Schenkel 27. Die erste Profildeckplatte 26 weist vierte Durchbrüche 29 auf. Die Schenkel 27 sind mit fünften Durchbrüchen 30 versehen.
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Wie insbesondere aus 8 ersichtlich ist, greifen im Montagezustand die ersten Metallzungen 28 in die Ausnehmungen 25 benachbart angeordneter dritter Stützmittel 20 ein. Die Profilbleche 22 bilden also eine Brücke zwischen zwei benachbart angeordneten dritten Stützmitteln 20. Die in 17 bis 19 gezeigten Randprofilbleche sind ähnlich wie die Profilbleche 22 gestaltet. Auch sie weisen eine erste Profildeckplatte 26 auf, von der sich nach Art eines U-Profils Schenkel 27 und erste Metallzungen 28 erstrecken. Die Randprofilbleche 23 sind in ihrer Längserstreckung asymmetrisch ausgestaltet, wohingegen die Profilbleche 22 in ihrer Längserstreckung symmetrisch ausgestaltet sind.
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Wie insbesondere aus den 7 und 8 hervorgeht, bilden die Profilbleche 22 und die Randprofilbleche 23 mit den dritten Stützmitteln 20 einen Kreuzverbund, indem die ersten Metallzungen 28 jeweils in die Ausnehmungen 25 der dritten Stützmittel 20 eingreifen. Der Abgasverteilungsraum B ist an seinen beiden kurzen Seiten ferner mittels Seitenprofilblechen 24 begrenzt. Ein Seitenprofilblech 24 ist in den 20 bis 22 gezeigt. Von einer zweiten Profildeckplatte 30a erstreckt sich eine zweite Metallzunge 31 sowie ein Abdeckblech 32. Das Abdeckblech 32 ist mittels schlitzartiger sechster Durchbrüche 33 versehen. Die zweite Profildeckplatte 30a weist siebte Durchbrüche 34 auf. Das Seitenprofilblech 24 ist nach Art eines L-Profils ausgestaltet. Die zweite Metallzunge 31 erstreckt sich in dieselbe Richtung wie das Abdeckblech 32.
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Wie insbesondere aus den 7 und 8 hervorgeht, können auf der aus den aneinander liegenden ersten 26 und zweiten Profildeckplatten 30a gebildeten ersten Stützfläche 13 zusätzlich Stützbrücken 35 abgestützt sein. Eine Stützbrücke 35 ist in den 11 bis 13 gezeigt. Sie ist nach Art eines Vierkant-Rohrprofils ausgebildet, welches in zwei einander gegenüberliegenden Seitenwänden mit achten Durchbrüchen 36 versehen sein kann. Eine weitere Länge L1 der Profilbrücken 35 ist so bemessen, dass diese ebenfalls über zwei benachbart angeordnete dritte Stützmittel 20 nach Art einer Brücke abgestützt werden können.
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Die Funktion der in den Figuren gezeigten Ofenanordnung ist wie folgt:
- Durch die gezeigten Brenner 21 werden heiße Abgase erzeugt, welche durch die schlitzförmigen Austrittsöffnungen 5 in den Abgasverteilungsraum B geführt werden. Eine Geschwindigkeit der Abgase wird durch die porösen Platten 6 herabgesetzt und vergleichmäßigt. Die heißen Abgase verteilen sich im Abgasverteilungsraum B zwischen den Stützmitteln 11, 18, 20 gleichmäßig. Dazu tragen insbesondere auch die in den Stützmitteln 11, 18, 20 vorgesehenen zweiten Durchbrüche 16 bei.
- Eine Strömungsgeschwindigkeit sowie eine Temperatur der heißen Abgase nehmen von den Seitenwänden 3 zu einer dazwischen liegenden Mitte hin ab. Zur Erzeugung einer möglichst homogenen Temperaturverteilung innerhalb des Ofenraums O wird das durch eine Zunahme der durch die ersten Durchbrüche 15 gebildeten Öffnungsfläche zur Mitte hin kompensiert. Es ergibt sich bei beiden Ausgestaltungen der Ofenanordnung eine besonders homogene Temperaturverteilung im Ofenraum O.
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Ein Spalt zwischen den aneinanderliegenden Metallplatten 12a, 12b, 12c, 12d oder den aneinanderliegenden zweiten Stützmitteln 18 kann mit geeigneten hochtemperaturfesten Dichtmitteln, beispielsweise Fasermatten, Dichtschnüren oder dgl., abgedichtet sein. Die weitere Höhe des Abgasverteilungsraum B kann durch Einbringen von Isolationsmitteln, beispielsweise keramischen Matten oder dgl., variiert werden.
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Die Durchbrüche 15, 16, 17, 29, 30, 33, 34, 36 können gleich groß ausgebildet sein. Sie können aber auch unterschiedlich groß ausgebildet sein. Sie können rund, oval, schlitzförmig oder auch andersartig geometrisch gestaltet sein.
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Bei der in den 7 bis 22 gezeigten dritten Ofenanordnung ist die erste Stützfläche 13 im Wesentlichen durch eine Vielzahl von Profilblechen 22 gebildet, welche sich in ihrer Längserstreckung lediglich von einem dritten Stützmittel 20 bis zum benachbarten dritten Stützmittel 20 erstrecken. Die Ausnehmungen 25 in den dritten Stützmitteln 20 sind so ausgeordnet und bemessen, dass die mit den ersten Metallzungen 28 darin eingesteckten Profilbleche 22 und Randprofilbleche 23 bündig aneinander liegen und damit die erste Stützfläche 13 bilden. Wegen der in den Profilblechen 22 sowie den Randprofilblechen 23 vorgesehenen vierten Durchbrüche 29 wird eine gleichmäßige Verteilung der dem Abgasverteilungsraum B zugeführten heißen Abgase im Ofenraum O erreicht.
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Zu brennende Werkstücke 14 können unmittelbar auf der erste Stützfläche 13 oder auch mittelbar über die Stützbrücken 35 auf die erste Stützfläche 13 abgestützt werden.
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23 zeigt am Beispiel der zweiten Ofenanordnung gemäß 4 eine Ausgestaltung, welche auf sämtliche vorbeschriebene Ofenanordnungen anwendbar ist. Dabei sind oberhalb der ersten Stützfläche 13 im Bereich der Seitenwände 3 weitere Brenner 37 außerhalb des Ofenraums O angeordnet. Die weiteren Brenner 37 stoßen heißes Abgas durch die weiteren schlitzförmigen Austrittsöffnungen 5' in den Ofenraum O aus. Die weiteren schlitzförmigen Austrittsöffnungen 5' erstrecken sich vorteilhafterweise ebenfalls über die Länge L. Sie können die Höhe H aufweisen. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung können den weiteren Austrittsöffnungen 5' - wie in 23 gezeigt ist - Platten 38 vorgeordnet sein. Die Platten 38 können aus Metall oder Keramik hergestellt sein. Sie dienen dazu, die aus den weiteren Brennern 37 ausgestoßenen Abgase in Richtung der ersten Stützfläche 13 zu leiten. Zu diesem Zweck können die Platten 38 in einem der Decke 4 zugewandten Abschnitt zur benachbarten Seitenwand 3 hin abgewinkelt sein. Die Platten 38 haben ferner die Funktion, durch davon emittierte Strahlungswärme den Ofenraum O gleichmäßig zu beheizen. Die Platten 38 dienen also zum einen dem Führen der Abgasströmung und zum anderen zur indirekten Beheizung des Ofenraums O. Zur Einstellung einer möglichst homogenen Temperaturverteilung im Ofenraum O können in den Platten 38 an geeigneten Positionen Durchbrüche, beispielsweise Schlitze oder dgl., vorgesehen sein. Die Platten 38 verlaufen vorteilhafterweise zumindest abschnittsweise parallel zu den Seitenwänden 3.
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Bei der in 24 gezeigten vierten Ofenanordnung ist der Wagen 7 weggelassen. Die oben erwähnte zweite Stützfläche 10 entspricht hier dem Boden 2.
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In einem ersten Abstand A1 oberhalb des Bodens 2 erstrecken sich in den Seitenwänden 3, vorzugsweise schlitzförmige, Austrittsöffnungen 5 für die heißen Abgase. Der erste Abstand A1 kann 0 sein.
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Die Abgasverteilungseinrichtung ist unmittelbar auf dem Boden 2 abgestützt. Die Abgasverteilungseinrichtung weist eine in einem zweiten Abstand A2 vom Boden 2 beabstandete erste Stützfläche 13 auf. Der zweite Abstand A2 entspricht zumindest der Höhe H der schlitzförmigen Austrittsöffnungen 5, so dass die im Betrieb daraus austretenden Abgase in einen zwischen dem Boden 2 und der ersten Stützfläche 13 gebildeten Abgasverteilungsraum B geführt werden.
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Wegen der Ausgestaltungsmöglichkeiten der Abgasverteilungseinrichtung wird auf die 2, 3 und 5 bis 22 verwiesen. Die Abgasverteilungseinrichtung ist bei der vierten Ofenanordnung am Boden 2 anstelle auf der zweiten Stützfläche 10 abgestützt.
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Obwohl es in den Figuren nicht gezeigt ist, kann auch in der Decke 4 zumindest eine weitere Austrittsöffnung vorgesehen sein. Der weiteren Austrittsöffnung ist außerhalb des Ofenraums O - ähnlich wie in 23 gezeigt - ein weiterer Brenner zugeordnet, bei dem es sich wiederum um einen mit Gas betriebenen Flächenbrenner handelt.
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Parallel zur Decke 4 kann in einem vorgegebenen Abstand innerhalb des Ofenraums O eine (hier nicht gezeigte) Abgasverteilungsplatte angebracht sein. Bei dem vorgegebenen Abstand kann es sich beispielsweise um einen Abstand handeln, welcher etwa dem zweiten Abstand A2 entspricht. Der vorgegebene Abstand kann 15 bis 50 cm betragen. Die Abgasverteilungsplatte kann - ähnlich wie die die erste Stützfläche 13 bildende Metallplatte - weitere Durchbrüche aufweisen. Die Gestalt und die Anordnung der Durchbrüche kann so wie bei der die erste Stützfläche 13 bildenden Metallplatte sein.
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Anstelle der Abgasverteilungsplatte kann auch ein von der Decke 4 in Richtung des Bodens 2 sich erstreckender Abgasverteilungskörper vorgesehen sein. Der Abgasverteilungskörper ist der weiteren Austrittsöffnung stromabwärts nachgeordnet und erstreckt sich in den Ofenraum O. Dessen Form kann korrespondierend zu einem brennenden oder trocknenden Gut ausgestaltet sein. Beispielsweise kann der Abgasverteilungskörper domartig, kegelstumpfartig, zylindrisch, kegelförmig oder dgl. ausgestaltet sein. Auch im Abgasverteilungskörper können Durchbrüche vorgesehen sein. Der Abgasverteilungskörper ist zweckmäßigerweise aus Metall hergestellt.
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Bei der in 25 gezeigten fünften Ofenanordnung sind im Bereich der Decke eine Vielzahl von Abgas-Durchbrüchen 39 zum Abführen der heißen Abgase aus dem Ofenraum O vorgesehen. Die Abgas-Durchbrüche 39 sind so angeordnet und ausgestaltet, dass sich im Ofenraum O eine im Wesentlichen laminare Abgasströmung einstellt. Die Anordnung und Ausgestaltung der Abgas-Durchbrüche 39 kann ähnlich zur Anordnung und Ausgestaltung der ersten Durchbrüche 15 in der ersten Stützfläche 13 sein. Ein Gesamtquerschnitt der Abgas-Durchbrüche 39 kann einem Gesamtquerschnitt der ersten Durchbrüche 15 im Wesentlichen entsprechen, d. h. ein Verhältnis des Gesamtquerschnitts der ersten Durchbrüche 15 zum Gesamtquerschnitt der Abgas-Durchbrüche 39 kann 1:0,8 bis 1:1,2 sein. Der Gesamtquerschnitt kann zur Aufrechterhaltung der laminaren Strömung auch veränderbar sein.
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Mit dem Bezugszeichen 40 ist eine Abgasführungseinrichtung bezeichnet, welche die Decke 4 sowie die Seitenwände 3 zumindest abschnittsweise umgibt. Der Abgasführungseinrichtung 40 werden die aus den Abgas-Durchbrüchen 39 austretenden heißen Abgase gesammelt und entlang der Decke 4 sowie entlang der Seitenwände 3 in Richtung des Bodens 2 transportiert. Zu diesem Zweck kann die Abgasführungseinrichtung 40 ein (hier nicht gezeigtes) Sauggebläse umfassen.
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Mit dem Bezugszeichen 41 ist schematisch eine Mischeinrichtung bezeichnet. Mit der Mischeinrichtung 41 ist es wahlweise möglich, heiße Abgase einer Verbrennungsluft beizumischen, welche den Flächenbrennern zugeführt wird.
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Obwohl die Abgas-Durchbrüche 39, die Abgasführungseinrichtung 40 und die Mischeinrichtung 41 in den 1 bis 24 nicht gezeigt sind, muss verstanden werden, dass auch die in den 1 bis 24 gezeigten Ofenanordnungen und Ausgestaltungen analog zu der in 25 gezeigten fünften Ofenanordnung ausgebildet sein können, d. h. auch die in den anderen Figuren gezeigten Ofenanordnungen können Abgas-Durchbrüche im Bereich der Decke 4 und/oder einem dem Boden 2 abgewandten oberen Abschnitt der Seitenwände 3 aufweisen. Insbesondere können auch die in 23 gezeigten Brenner im Bereich der oberen Abschnitte der Seitenwände 3 weggelassen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ofen
- 2
- Boden
- 3
- Seitenwand
- 4
- Decke
- 5
- Austrittsöffnung
- 5'
- weitere Austrittsöffnung
- 6
- poröse Platte
- 7
- Wagen
- 8
- Rad
- 9
- Schiene
- 10
- zweite Stützfläche
- 11
- erstes Stützmittel
- 12a, 12b, 12c, 12d
- Metallplatte
- 13
- erste Stützfläche
- 14
- Werkstücke
- 15
- erster Durchbruch
- 16
- zweiter Durchbruch
- 17
- dritter Durchbruch
- 17a
- erste Profildecke
- 18
- zweites Stützmittel
- 18a
- zweite Profildecke
- 19
- isolierende Schicht
- 20
- drittes Stützmittel
- 21
- Brenner
- 22
- Profilblech
- 23
- Randprofilblech
- 24
- Seitenprofilblech
- 25
- Ausnehmung
- 26
- erste Profildeckplatte
- 27
- Schenkel
- 28
- erste Metallzunge
- 29
- vierter Durchbruch
- 30
- fünfter Durchbruch
- 30a
- zweite Profildeckplatte
- 31
- zweite Metallzunge
- 32
- Abdeckblech
- 33
- sechster Durchbruch
- 34
- siebter Durchbruch
- 35
- Stützbrücke
- 36
- achter Durchbruch
- 37
- weiterer Brenner
- 38
- Platte
- 39
- Abgas-Durchbruch
- 40
- Abgasführungseinrichtung
- 41
- Mischeinrichtung
- A1
- erster Abstand
- A2
- zweiter Abstand
- A3
- dritter Abstand
- B
- Abgasverteilungsraum
- H
- Höhe
- L
- Länge
- L1
- weitere Länge
- O
- Ofenraum
- T
- Transportrichtung
