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Die Erfindung betrifft einen Ofen, insbesondere einen Industrieofen zum Sintern von Keramik, Tempern von Glas oder dgl..
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Nach dem Stand der Technik bekannte Öfen werden beispielsweise mit Gasbrennern befeuert. Dabei bilden sich im Ofenraum bedingt durch Konvektionsströmungen Zonen mit unterschiedlicher Temperatur aus. Infolgedessen wird das Brenngut im Ofen nicht an allen Stellen mit der vorgegebenen Brenntemperatur beaufschlagt. Das führt zumindest teilweise zu nicht zufriedenstellenden Brennergebnissen und damit zu Ausschuss.
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Aus der
DE 10 2014 204 453 B3 ist ein Herdwagenofen bekannt, bei dem an den einander gegenüberliegenden Seitenwänden des Ofens aus mehreren Flächenbrennern gebildete Heizfelder sich in Transportrichtung des Herdwagens erstrecken. Der Herdwagen weist einen doppelten Boden auf. Ein das Brenngut abstützender Stützboden ist mit einer Vielzahl von Abgasdurchbrüchen versehen, durch welche ein von den Flächenbrennern erzeugtes und in einen durch den doppelten Boden gebildeten Zwischenraum ausgestoßenes Abgas in den Ofenraum entlassen wird. Mit dem bekannten Herdwagenofen kann im Ofenraum eine verbesserte Temperaturverteilung erreicht werden. – Nachteilig ist allerdings, dass insbesondere der doppelte Boden des Herdwagens wegen der hohen Temperaturbelastung schadenanfällig ist. Abgesehen davon bildet sich beim bekannten Herdwagenofen in der Nähe einer Decke des Ofens ein Bereich aus, in welchem die Temperatur höher ist als in einem mittleren Bereich des Ofenraums.
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Die
US 2008/099459 A1 offenbart einen Infrarotofen zum Einbrennen von Lack. Dabei sind sowohl an der Decke als auch an den Seitenwänden Infrarotlampen vorgesehen. Ferner sind die Decke, die Seitenwände und der Boden mit Durchbrüchen versehen. Ein im Ofenraum gebildetes Abgas wird durch die im Boden vorgesehenen Durchbrüche abgesaugt und dem Ofenraum durch die in der Decke und den Seitenwänden vorgesehenen Durchbrüche wieder zugeführt. Infolgedessen bildet sich im Ofenraum bezüglich einer Transportrichtung eine zirkulierende Strömung aus, wodurch Temperaturunterschiede im Ofenraum weitgehend ausgeglichen werden. Der bekannte Infrarotofen eignet sich allerdings lediglich zur Erzeugung von Temperaturen von höchstens 265 °C. Die Durchbrüche in der Decke sowie in den Seitenwänden sind so angeordnet und ausgebildet, dass das zugeführte Abgas die Infrarotlampen umspült und kühlt. Infolgedessen bilden sich insbesondere im Bereich der Seitenwänden sowie der Decke Turbulenzen, welche der Ausbildung einer gleichförmigen Abgasströmung und damit der Ausbildung einer für das gesamte Volumen des Ofenraums hinweg einheitlichen Temperatur entgegenwirken.
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Die
US 4,785,552 offenbart einen konvektionsstabilisierten Strahlungsofen. Dabei sind die Seitenwände doppelwandig ausgeführt. Eine dem Ofenraum zugewandte innere Seitenwand weist Durchbrüche auf. Mit einem unterhalb eines Bodens des Ofens vorgesehenen Brenner wird heißes Abgas erzeugt, welches mittels eines Gebläses den doppelwandigen Seitenwänden zugeführt wird. Das heiße Abgas tritt durch die in den inneren Seitenwänden vorgesehenen Durchbrüche in den Ofenraum aus. Das heiße Abgas strömt entlang der inneren Seitenwände und wird durch in der Nähe der Decke vorgesehene Absaugöffnungen aus dem Ofenraum abgeführt. An der Decke sind Ventilatoren angebracht, mit denen das sich in einem oberen Bereich des Ofens ansammelnde heiße Abgas in Richtung eines gegenüberliegenden Bodens des Ofens bewegt wird. – Der bekannte Ofen ermöglicht die Erzeugung einer Brenntemperatur im Bereich von 300 °C und eignet sich insbesondere zum Einbrennen von Lack. Das vom zentralen Brenner erzeugte heiße Abgas muss bis zu den Durchbrüchen an den inneren Seitenwänden unterschiedlich lange Wege zurücklegen. Infolgedessen tritt aus den Durchbrüchen der inneren Seitenwände nicht überall Abgas mit derselben Temperatur aus. Abgesehen davon ist die Verbrennung mittels eines herkömmlichen Brenners unter Ausbildung einer offenen Flamme nicht besonders effizient und wegen der Bildung schädlicher Abgase nicht besonders umweltfreundlich.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere ein Ofen angegeben werden, welcher die Erzeugung einer gleichförmigen Temperatur im Ofenraum ermöglicht. Nach einem weiteren Ziel der Erfindung soll der Ofen effizient und umweltfreundlich beheizbar sein. Schließlich soll eine im Ofenraum erzeugte Temperatur in einem relativ weiten Bereich modulierbar sein.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Patentansprüche 2 bis 21.
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Nach Maßgabe der Erfindung wird ein Ofen vorgeschlagen, umfassend einen Boden, eine dem Boden gegenüberliegende Decke und sich von der Decke zum Boden erstreckende Seitenwände,
wobei an der Decke zumindest ein aus mehreren Flächenbrennern gebildetes Heizfeld vorgesehen ist, und
wobei im Boden und/oder in einem auf dem Boden abgestützten Zwischenboden zumindest ein eine Vielzahl von Absaugdurchbrüchen aufweisendes Abgasabsaugfeld und eine dem Abgasabsaugfeld stromabwärts nachgeschaltete Absaugvorrichtung zum Absaugen von Abgas vorgesehen sind, so dass sich im Ofenraum eine von der Decke zum Boden gerichtete Abgasströmung ausbildet.
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In Sinne der vorliegenden Erfindung werden unter "Flächenbrennern" Brenner verstanden, bei denen ein Brenngas entweder innerhalb eines offenporigen Volumens einer feuerfesten Schicht, z. B. einer porösen Keramikplatte, oder unmittelbar an der Oberfläche einer eine Vielzahl kleiner Durchbrüche aufweisenden feuerfesten Platte, z. B. einer Keramikplatte, verbrannt wird.
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Flächenbrenner erwärmen ein in einem Ofenraum aufgenommenes Brenngut im Wesentlichen durch das daraus austretende heiße Abgas sowie durch Strahlung.
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Eine von Flächenbrennern erzeugte Temperatur kann in einem bestimmten Bereich durch eine Änderung der Luftzahl und/oder des Brenngasmassestroms moduliert werden. Flächenbrenner verbrennen das Brenngas besonders homogen. Infolgedessen bilden sich bei der Verbrennung kaum schädliche Abgase. Die Verbrennung erfolgt erfindungsgemäß in einem Heizfeld, welches an der Decke des Ofens vorgesehen ist. Von den das Heizfeld bildenden Flächenbrennern werden Abgase mit einer vorgegebenen Abgastemperatur in den Ofenraum abgegeben. Mit den Flächenbrennern kann im Heizfeld exakt eine vorgegebene Temperatur oder auch eine vorgegebene Temperaturverteilung eingestellt werden.
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Nach einem weiteren wesentlichen Aspekt der Erfindung wird das von den Flächenbrennern erzeugte Abgas durch ein im Boden und/oder in einem auf dem Boden abgestützten Zwischenboden vorgesehenes Abgasabsaugfeld abgesaugt, so dass sich im Ofenraum eine von der Decke zum Boden gerichtete Abgasströmung ausbildet.
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Unter dem Betriff "Zwischenboden" wird im Sinne der vorliegenden Erfindung ein stationärer oder auch ein mobiler Zwischenboden verstanden. D. h. bei dem Zwischenboden kann es sich um den Boden eines Herdwagenofens, ein Transportband oder dgl. handeln.
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Unter einem "Abgasabsaugfeld" wird eine im Boden und/oder Zwischenboden vorgesehene zweidimensionale Anordnung einer Vielzahl von Abgasdurchbrüchen verstanden. Durch das Vorsehen des Abgasabsaugfelds bildet sich im Ofenraum eine von der Decke zum Boden gerichtete Abgasströmung aus.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das zumindest eine Heizfeld ausschließlich an der Decke vorgesehen. Das zumindest eine Heizfeld ist zweckmäßigerweise in die Decke integriert. Es kann aber auch hängend an der Decke angebracht sein. – Indem das zumindest eine Heizfeld ausschließlich an der Decke vorgesehen ist, kann eine besonders gleichförmige Abgasströmung von der Decke zum Boden erreicht werden.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das zumindest eine Abgasabsaugfeld ausschließlich im Boden und/oder im Zwischenboden vorgesehen. Auch das trägt zur Ausbildung einer besonders homogenen, von der Decke zum Boden gerichteten Abgasströmung bei. Abgesehen davon wird durch das ausschließliche Vorsehen des zumindest einen Heizfelds an der Decke sowie des zumindest einen Abgasabsaugfelds ausschließlich im Boden und/oder im Zwischenboden die Herstellung des vorgeschlagenen Ofens vereinfacht. Es können nämlich die Seitenwände besonders einfach durchgehend aus einem thermisch isolierenden Material gebildet werden.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist eine erste Gesamtfläche F1 sämtlicher Abgasdurchbrüche größer als eine zweite Gesamtfläche F2 sämtlicher Heizfelder. Für ein Verhältnis der ersten Gesamtfläche F1 zur zweiten Gesamtfläche F2 gilt vorteilhafterweise die folgende Beziehung: F1/F2 = C, wobei für C gilt: 1,1 ≤ C ≤ 4,0. Besonders bevorzugt gilt für C: 1,2 ≤ C ≤ 2,0.
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Indem die erste Gesamtfläche sämtlicher Abgasdurchbrüche größer als die zweite Gesamtfläche F2 sämtlicher Heizfelder ist, kann eine Beschleunigung der Abgasströmung beim Abführen durch die Abgasdurchbrüche vermieden werden. Ferner können die Abgasdurchbrüche über den gesamten Boden und/oder Zwischenboden verteilt werden, so dass ein darauf aufgenommenes Brenngut allseitig gleichmäßig mit Abgas umströmt wird. Dabei sind die Abgasdurchbrüche im Abgasabsaugfeld besonders bevorzugt so angeordnet, dass sich im Ofenraum eine im Wesentlichen laminare Abgasströmung ausbildet. Damit gelingt es, in vertikaler Richtung eine besonders gleichförmige Temperaturverteilung im Ofenraum zu realisieren. Insbesondere wird mit dem erfindungsgemäßen Ofen ein Zwischenboden nicht mehr durch unmittelbar benachbarte Flächenbrenner einer übermäßigen Temperaturbeanspruchung ausgesetzt. Damit kann das Risiko einer Beschädigung, insbesondere eines Zwischenbodens, herabgesetzt werden.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung ist eine entlang einer dem Ofenraum abgewandten Außenseite der Seitenwände geführte Abgasabführeinrichtung zum Abführen des durch das zumindest eine Abgasabsaugfeld abgesaugten Abgases sowie zum Erwärmen der Seitenwände vorgesehen. Bei der Abgasabführeinrichtung handelt es sich beispielsweise um entlang der Außenseite der Seitenwände geführte Kanäle. Indem die Seitenwände durch das abgeführte Abgas erwärmt werden, kann Energie eingespart werden.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das zumindest eine Heizfeld mehrere Flächenbrenner, welche jeweils als Module mit einer einheitlichen Einbaugeometrie ausgebildet sind. Unter dem Begriff "Einbaugeometrie" wird eine durch einen Rahmen des Flächenbrenners vorgegebene Geometrie verstanden. Der Rahmen umgibt eine feuerfeste Schicht oder eine feuerfeste Platte des Flächenbrenners.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist in zumindest einer der Seitenwände und/oder der Decke zumindest ein Durchbruch zum Einbau zumindest eines Flächenbrenners vorgesehen. Eine Durchbruchsgeometrie des Durchbruchs korrespondiert vorteilhafterweise zum Ein- oder Mehrfachen der Einbaugeometrie des Flächenbrenners, so dass in den Durchbruch ein oder mehrere Flächenbrenner einbaubar sind. – Die "Durchbruchsgeometrie" des Durchbruchs ist an die "Einbaugeometrie" derart angepasst, dass der Rahmen in den Durchbruch eingesteckt werden kann. Vom Rahmen kann sich an einer der Heizfläche gegenüberliegenden Seite umlaufend ein Flansch erstrecken. Bei in den Durchbruch eingesteckten Flächenbrennern liegt der sich vom Rahmen erstreckende Flansch an einer Außenseite der Seitenwand und/oder der Decke auf. Insbesondere zur Bildung größerer Heizfelder ist die Durchbruchsgeometrie des Durchbruchs so gestaltet, dass darin nebeneinanderliegend mehrere als Module ausgebildete Flächenbrenner einbaubar sind. Im Einbauzustand überdeckt der zumindest eine Flächenbrenner oder die nebeneinanderliegenden mehreren Flächenbrenner vollständig den Durchbruch.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind in der zumindest einen Seitenwand und/oder der Decke mehrere Durchbrüche vorgesehen. Zur Bildung des zumindest einen Heizfelds kann ein erster Teil der Durchbrüche mit Durchbruchverschlussmitteln und ein zweiter Teil der Durchbrüche mit Flächenbrennern bestückt sein. – Die vorgeschlagene Ausgestaltung ermöglicht die Herstellung eines universellen Ofens, bei dem von vornherein Durchbrüche zum Einsetzen von Flächenbrennern vorgesehen sind. Je nach Anwendungszweck ist es sodann möglich, in die Durchbrüche in geeigneter Anordnung und Anzahl Flächenbrenner einzusetzen. Verbleibende Durchbruchsflächen können mit den Durchbruchverschlussmitteln verschlossen werden. Die Durchbruchverschlussmittel sind zweckmäßigerweise korrespondierend zur Einbaugeometrie der als Module ausgebildeten Flächenbrenner ausgebildet. Sie sind vorteilhafterweise aus demselben Material gebildet wie die Decke und/oder die Seitenwände, d. h. aus einem feuerfesten, thermisch isolierenden Material. Das Material kann an einer Stahlplatte angebracht sein, deren Umriss etwa dem Umriss des Flanschs eines Flächenbrennermoduls entspricht. Die vorgeschlagene Ausgestaltung ermöglicht eine einfache und schnelle Herstellung eines auf einen speziellen Anwendungszweck ausgerichteten Ofens.
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Nach einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der zumindest eine Flächenbrenner mit einer Gaszuführleitung zum Zuführen eines aus Brenngas und Luft gebildeten Brenngasgemischs verbunden, wobei eine Brenngassteuereinrichtung vorgesehen ist, mit der zumindest einem der Flächenbrenner wahlweise entweder (i) das Brenngasgemisch oder (ii) ausschließlich Luft zuführbar ist, so dass der Flächenbrenner beim Zuführen des Brenngasgemischs als Heizelement und beim ausschließlichen Zuführen von Luft als Kühlelement wirkt. – Wenn der Flächenbrenner als "Heizelement" wirkt, erfolgt eine Verbrennung des Brenngasgemischs im Flächenbrenner. Wenn der Flächenbrenner als "Kühlelement" wirkt, wird dem Flächenbrenner ausschließlich Luft zugeführt. In diesem Fall erfolgt keine Verbrennung im Flächenbrenner.
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Indem einem Flächenbrenner ausschließlich Luft, insbesondere Umgebungsluft, zugeführt wird, kann eine Temperatur im Ofenraum in einem erheblich weiteren Bereich als bisher moduliert werden. Es ist insbesondere möglich, innerhalb des Ofenraums – je nach Anwendungszweck – unterschiedliche Heizzonen zu schaffen oder über die Zeit in einem weiten Temperaturbereich vorgegebene Temperaturprofile zu fahren.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann dem zumindest einen Flächenbrenner wahlweise auch Inertgas zugeführt werden. Bei dem Inertgas kann es sich beispielsweise um Stickstoff, Argon oder dgl. handeln. Damit ist es in einfacher Weise möglich, eine nicht-reaktive Ofenatmosphäre einzustellen.
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Der vorgeschlagene Ofen lässt sich relativ einfach und kostengünstig herstellen. Dazu ist lediglich eine Gassteuereinrichtung vorzusehen, mit der wahlweise zumindest einem der Flächenbrenner, vorzugsweise sämtlichen Flächenbrennern, ausschließlich Luft oder Inertgas zuführbar ist. Die Gassteuereinrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass damit jedem der Flächenbrenner individuell entweder das Brenngasgemisch oder ausschließlich Luft oder Inertgas zuführbar ist.
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Damit kann bei entsprechender Anordnung der Flächenbrenner im gesamten Ofenraum die Temperatur in einem weiten Bereich eingestellt werden. Abgesehen davon können Heizzonen mit lokal unterschiedlichen Temperaturen im Ofenraum erzeugt werden.
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Zweckmäßigerweise umfasst die Gassteuereinrichtung ein Gebläse zum Zuführen von Luft zum Flächenbrenner. Mit der Gassteuereinrichtung kann bei der Betriebsweise (i) ein erster Massestrom des dem Flächenbrenner zugeführen Brenngasgemischs und/oder bei der Betriebsweise (ii) ein zweiter Massestrom der dem Flächenbrenner zugeführten Luft steuer- oder regelbar sein. Zum Steuern oder Regeln des Massestroms der dem Flächenbrenner zugeführten Luft bei der Betriebsweise (ii) kann mit der Gassteuereinrichtung eine Drehzahl des Gebläses gesteuert oder geregelt werden. Das erhöht weiter die Modulationsbreite des Ofens.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann stromaufwärts des zumindest einen Flächenbrenners eine Einrichtung zum Erwärmen der Luft oder Inertgas vorgesehen sein. D. h. es kann dem Flächenbrenner nicht nur Umgebungsluft, sondern auch erwärmte Luft oder erwärmtes Inertgas zugeführt werden. Im Falle des Zuführens von Luft erhöht das nochmals die Modulationsbreite des Ofens. – Die Luft oder das Inertgas kann zum Vorwärmen beispielsweise durch einen Wärmetauscher im Gegenstrom mit aus dem Ofen abgeführten heißen Abgas geführt werden.
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Die Gassteuereinrichtung kann Bestandteil einer Temperatursteuereinrichtung zur Steuerung oder Regelung eines vorgegebenen Temperaturprofils im Ofen sein. Ferner kann die Gassteuereinrichtung mittels der Temperatursteuereinrichtung derart steuer- oder regelbar sein, dass sich im Ofenraum mehrere, eine unterschiedliche Temperatur aufweisende Heizzonen ausbilden.
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Bei dem Flächenbrenner kann es sich um einen Volumenbrenner mit einer aus einem offenporigen feuerfesten Material hergestellten Brenngasschicht handeln. Die Brenngasschicht kann aus einem Drahtgeflecht oder -gewirk, aus einer Schüttung keramischer Partikel oder insbesondere aus einer offenporigen keramischen Platte hergestellt sein, welche beispielsweise aus SiSiC gebildet ist. Bei dem Flächenbrenner kann es sich aber auch um einen Oberflächenbrenner mit einer kapillarartige Brenngasdurchbrüche aufweisenden feuerfesten Brenngasplatte handeln. Ein Durchmesser der Brenngasdurchbrüche ist dabei so gewählt, dass ein Rückschlagen der Flammen in Richtung einer Brenngaszuführleitung sicher und zuverlässig vermieden wird. Bei einem Oberflächenbrenner findet die Verbrennung an der Oberfläche der Brenngasplatte statt. Bei der Brenngasplatte kann es sich beispielsweise um eine aus Al
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3 hergestellte Keramikplatte handeln. Volumenbrenner sind beispielsweise aus der
DE 41 16 898 A1 und Oberflächenbrenner beispielsweise aus der
DE 43 29 194 A1 bekannt.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Schnittansicht durch einen Ofen,
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2 eine teilweise Draufsicht auf einen Zwischenboden des Ofens,
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3 eine schematische Schnittansicht durch ein Flächenbrennermodul,
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4 eine Unteransicht gemäß 3,
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5 schematisch ein Durchbruchverschlussmittel und
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6 schematisch eine Gassteuereinrichtung.
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Der in den 1 und 2 gezeigte Ofen weist eine Decke 1, sich von der Decke 1 erstreckende Seitenwände 2 sowie einen Boden 3 auf. Auf dem Boden 3 ist ein hier schematisch angedeuteter Zwischenboden 4 abgestützt, welcher Absaugdurchbrüche 5 aufweist. An einer Außenseite der Seitenwände 2 befindet sich eine Abgasabführeinrichtung 6.
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In einem in der Decke 1 vorgesehenen ersten Durchbruch 7 ist ein Flächenbrennermodul 8 eingesetzt. Mit dem Bezugszeichen B ist ein auf dem Zwischenboden 4 abgestütztes Brenngut bezeichnet.
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2 zeigt eine teilweise Draufsicht auf einen Zwischenboden 4 eines erfindungsgemäßen Ofens. Der Zwischenboden 4 weist mehrere Abgasabsaugfelder A1, A2 auf, welche jeweils aus einer Vielzahl von Abgasdurchbrüchen 5 gebildet sind. Mit dem Bezugszeichen H1 und H2 sind jeweils die Anordnung und die Größe von in der Decke 1 vorgesehenen Heizfeldern bezeichnet. Jedes der Heizfelder H1, H2 kann aus mehreren Flächenbrennermodulen 8 gebildet sein, welche nebeneinander in den Durchbruch 7 eingesetzt sind. In den Heizfeldern H1, H2 ist die Anordnung der Flächenbrennermodule 8 durch unterbrochene Linien angedeutet.
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Das erste Heizfeld H1 ist in Draufsicht vom ersten Abgasabsaugfeld A1 umgeben. Das zweite Heizfeld H2 ist in ähnlicher Weise vom zweiten Abgasabsaugfeld A2 umgeben.
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Eine Fläche der Abgasabsaugfelder A1, A2 ist größer als eine Fläche der dazu korrespondierenden Heizfelder H1, H2. Insbesondere ist eine erste Gesamtfläche sämtlicher Abgasdurchbrüche 5 eines Abgasabsaugfelds A1, A2 größer als eine zweite Gesamtfläche eines dazu korrespondierenden Heizfelds H1, H2.
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Die Funktion des Ofens ist Folgende:
Vom Flächenbrennermodul 8 wird heißes Abgas A in Richtung des Zwischenbodens 4 in einen von der Decke 1 und den Seitenwänden 2 umgebenden Ofenraum ausgestoßen. Das heiße Abgas A wird durch die Absauggebläse 9 in Richtung des Zwischenbodens 4 bewegt. Es bildet sich um Ofenraum eine im Wesentlichen laminare Abgasströmung aus, welche in 1 mit den unterbrochenen Linien angedeutet ist. Das Abgas A wird durch die Abgasdurchbrüche 5 abgesaugt und gelangt in die Abgasabführeinrichtung 6, mit welcher die Seitenwände 2 erwärmt werden.
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Indem eine erste Gesamtfläche der Abgasdurchbrüche 5 größer als eine zweite Gesamtfläche sämtlicher Heizfelder H1, H2 ist, wird die Ausbildung turbulenter Strömungen und/oder Konvektionsströmungen im Ofenraum vermieden. Das heiße Abgas A umspült gleichmäßig das Brenngut B. Im Ofenraum kann so eine besonders homogene Temperaturverteilung erreicht werden.
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Die 3 und 4 zeigen schematisch ein Flächenbrennermodul 8. Das Flächenbrennermodul 8 umfasst einen im Wesentlichen rechteckigen Rahmen 11, welcher eine Brenngasverteilungsplatte 12 umgreift. Die Brenngasverteilungsplatte 12 ist aus einem offenporigen Material, vorzugsweise einer offenporigen SiSiC-Keramik, hergestellt. Ein Umriss des Rahmens 11 definiert im Wesentlichen die Einbaugeometrie des Flächenbrennermoduls 8.
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Mit dem Bezugszeichen 13 ist ein vom Rahmen 11 sich erstreckender Flansch bezeichnet, welcher im Einbauzustand auf der Decke 1 des Ofens aufliegt.
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5 zeigt schematisch ein Durchbruchverschlussmittel 10. Das Durchbruchverschlussmittel 10 umfasst eine Stahlplatte 14, deren Umriss etwa dem Flansch 13 des Flächenbrennermoduls 8 entspricht. An der Stahlplatte 14 ist ein Wärmeisolationsblock 15 angebracht, dessen Umriss etwa dem Rahmen 11 entspricht. Eine Einbaugeometrie des Durchbruchverschlussmittels 10 entspricht damit im Wesentlichen der Einbaugeometrie des Flächenbrennermoduls 8.
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6 zeigt schematisch eine allgemein mit dem Bezugszeichen 16 bezeichnete Gassteuereinrichtung. Die Gassteuereinrichtung 16 umfasst stromaufwärts einer mit dem Flächenbrennermodul 8 verbundenen Gaszuführleitung 17 ein Umschaltventil 18, mit dem wahlweise eine Brenngaszuführleitung 19 oder eine erste Luftzuführleitung 20 mit der Gaszuführleitung 17 verbunden werden kann. Anstelle des Umschaltventils 18 können selbstverständlich auch wechselweise sperrende Sperrventile in die Brenngaszuführleitung 19 sowie die erste Luftzuführleitung 20 eingeschaltet sein.
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Mit dem Bezugszeichen 21 ist eine stromaufwärts der Brenngaszuführleitung 19 vorgesehene Brenngasmischeinrichtung bezeichnet, welche mit einer Gasleitung 22 sowie einer zweiten Luftzuführleitung 23 verbunden ist.
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Mit dem Bezugszeichen 24 ist ein Gebläse bezeichnet, welches mit der ersten 20 und/oder der zweiten Luftzuführleitung 23 verbunden ist. Eine Steuereinrichtung 25 ist über Steuerleitungen S1, S2 und S3 mit dem Umschaltventil 18, der Gasmischeinrichtung 21 sowie dem Gebläse 24 verbunden.
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Die Funktion der Gassteuereinrichtung 16 ist Folgende:
Sofern das Flächenbrennermodul 8 in herkömmlicher Weise als Heizelement betrieben werden soll, ist die Gaszuführleitung 17 über das Umschaltventil 18 ausschließlich mit der Brenngaszuführleitung 19 verbunden. In der Brenngasmischeinrichtung 21 wird durch die Gasleitung 22 zugeführtes Brenngas G mit durch die zweite Luftzuführleitung 23 zugeführter Luft L in geeigneter Weise gemischt. Dazu kann eine vorgegebene Luftzahl mittels der Steuereinrichtung 25 eingestellt werden. Ferner kann mit der Steuereinrichtung 25 ein Massestrom des dem Flächenbrennermodul 8 zugeführten Brenngasgemischs gesteuert werden.
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Falls das Flächenbrennermodul 8 als Kühlelement dienen soll, wird das Umschaltventil 18 mittels der Steuereinrichtung 25 so eingestellt, dass die Gaszuführleitung 17 ausschließlich mit der ersten Luftzuführleitung 20 verbunden ist. Mit der Steuereinrichtung 25 kann ein Massestrom der zugeführten Luft L durch geeignete Ansteuerung des Gebläses 24 gesteuert werden.
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Obwohl es in den Figuren nicht gezeigt ist, kann in die erste Luftzuführleitung 20 auch ein Wärmetauscher eingeschaltet sein, mit dem die dem Flächenbrennermodul 8 zugeführte Luft L vorgewärmt werden kann.
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Obwohl es in den Figuren nicht gezeigt ist, kann die Steuereinrichtung 25 auch als Regeleinrichtung betrieben werden. In diesem Fall kann als Regelgröße eine Temperatur im Ofen dienen, welche mittels geeigneter Temperaturmesselemente gemessen und mit der Steuereinrichtung 25 verarbeitet wird.
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Anstelle von Luft kann einem Flächenbrennermodul 8 auch Inertgas, beispielsweise Argon oder Stickstoff, zugeführt werden. In diesem Fall kann die erste Luftzuführleitung 20 durch eine Inertgas-Zuführleitung ersetzt sein, welche mit einer Inertgasquelle, beispielsweise einem unter Druck stehenden Vorrat an Stickstoff verbunden ist. Das Gebläse 24 ist in diesem Fall lediglich stromaufwärts der zweiten Luftzuführleitung 23 vorgesehen.
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Wie insbesondere aus den 1 bis 5 ersichtlich ist, ermöglicht die modular analoge Ausgestaltung der Flächenbrennermodule 8 sowie der Durchbruchverschlussmittel 10 eine einfache und variable Bestückung des Ofens. Der Ofen kann damit schnell und kostengünstig an unterschiedliche Anwendungszwecke angepasst werden.
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Wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, kann in der Abgasabführeinrichtung 6 ein Absauggebläse 9 vorgesehen sein, mit dem heißes Abgas A durch einen von der Decke 1, den Seitenwänden 2 sowie dem Boden 3 begrenzten Ofenraum von der Decke 1 in Richtung des Bodens 3 bewegt wird. Es kann damit eine laminare Strömung im Ofenraum erzeugt werden. Das ermöglicht eine besonders gleichförmige Temperaturverteilung zwischen der Decke 1 und dem Boden 3 im Ofenraum. Mit der Abgasabführeinrichtung 6 ist es ferner möglich, die Seitenwände 2 vorzuheizen, so dass zur Aufrechterhaltung einer vorgegebenen Temperatur im Ofenraum Energie eingespart werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Decke
- 2
- Seitenwand
- 3
- Boden
- 4
- Zwischenboden
- 5
- Abgasdurchbruch
- 6
- Abgasabführeinrichtung
- 7
- Durchbruch
- 8
- Flächenbrennermodul
- 9
- Absauggebläse
- 10
- Durchbruchverschlussmittel
- 11
- Rahmen
- 12
- Brenngasverteilungsplatte
- 13
- Flansch
- 14
- Stahlplatte
- 15
- Wärmeisolationsblock
- 16
- Gassteuereinrichtung
- 17
- Gaszuführleitung
- 18
- Umschaltventil
- 19
- Brenngaszuführleitung
- 20
- erste Luftzuführleitung
- 21
- Brenngasmischeinrichtung
- 22
- Gasleitung
- 23
- zweite Luftzuführleitung
- 24
- Gebläse
- 25
- Steuereinrichtung
- A
- Abgas
- A1
- erstes Abgasabsaugfeld
- A2
- zweites Abgasabsaugfeld
- B
- Brenngut
- G
- Brenngas
- H1
- erstes Heizfeld
- H2
- zweites Heizfeld
- L
- Luft
- S1
- erste Steuerleitung
- S2
- zweite Steuerleitung
- S3
- dritte Steuerleitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014204453 B3 [0003]
- US 2008/099459 A1 [0004]
- US 4785552 [0005]
- DE 4116898 A1 [0031]
- DE 4329194 A1 [0031]
