DE1026488B

DE1026488B - Tunnelofen zur Durchfuehrung von Waermebehandlungen

Info

Publication number: DE1026488B
Application number: DEF19887A
Authority: DE
Inventors: Fernand Victor Francoi Hermans
Original assignee: Le Four Industriel Belge SA
Current assignee: Le Four Industriel Belge SA
Priority date: 1955-04-01
Filing date: 1956-03-24
Publication date: 1958-03-20
Also published as: NL205944A; US2840361A; FR1148967A; GB797233A

Description

Die Erfindung bezieht eich auf Tunnelofen zur Durchführung von Wämebehandhingen von Gegenständen, die durch eine Transportvorrichtung in zu der eines Druckgasstromes· entgegengesetzter Richtung vorwärts bewegt werden und deren verschiedene, aufeinanderfölgend von den zu erhitzenden Gegenständen passierte Zonen durch Gasstrom© beheizt werden, die abwechselnd von oben nach unten und von unten nach oben gerichtet sind und die zu je zweien Wirbel bilden, deren Achse rechtwinklig zu der vertikalen Mittelebene des Ofenkamals gerichtet ist.

In dieser Weise betriebene Tunnelofen werden z. B. zum langsamen Kühlen von Glasgegenständen oder zum Aufbrennen von Dekors auf solche verwendet.

Die Wirkung dieser Wirbel besteht bekanntlich darin, daß die den Ofenkanal entgegen einem Hauptgasstrom passierenden Gegenstände als Folge der Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der mit den Gegenständen in Kontakt kommenden Heizgase und der Möglichkeit, die Temperatur des Gases innerhalb jedes Wirbels zu regeln, schneller und gleichmäßiger erhitzt werden und ferner diejenige Temperaturkurve durch den Ofen eingestellt werden kann, die für die Behandlung der in Frage kommenden Gegenstände am besten geeignet ist.

Es ist bereits bekannt, zu diesem Zwecke in jeder der Zonen, in denen eine von der der benachbarten Zone verschiedene Temperatur herrschen soll, Heizelemente, z. B. elektrische Widerstände, anzuordnen und das in Kontakt mit den zu erhitzenden Gegenständen gelangende Heizgas durch A^entilatoren mit vertikaler Achse, die in Nischen im Gewölbe und in der Sohle des Ofenkanals angeordnet sind, in kreisende Bewegung zu versetzen.

Durch die Erfindung wird eine wesentlich einfachere Möglichkeit zur Erzeugung von die Gegenstände' beheizenden Gaswirbeln der beschriebenen Art bei Tunnelöfen mit unmittelbarer Beheizung der Zonen durch Verbrennungsgase geschaffen.

Gemäß der Erfindung weisen die der Erhitzung je ein und derselben Zone dienenden Brenner eine Verbrennungskammer mit verengtem Austritt für die verbrannten Gase auf, durch den diese die Verbrennungskammer mit großer Geschwindigkeit in zu der benachbarten Wandung des Ofenkanals paralleler Richtung verlassen und hierbei die umgebende Gasatmosphäre in einem sich in der gewünschten Richtung bewegenden Wirbel mitnehmen.

Mit anderen Worten wird zur Erzeugung der gewünschten Wirbelung die kinetische Energie der Verbrennungsgase von mit Gas oder einem anderen Brennstoff, der keine den zu erhitzenden Gegenständen schädlichen Produkte erzeugt, betriebenen Brennern ausgerüstet. Durch die Verbrennung in einer Ver-Tunnelofen zur Durchführung
von Wärmebehandlungen

Anmelder:

Societe Anonyme Le Four Industriel Beige, Uccle, Brüssel (Belgien)

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. H. Bahr und" Dipl.-Phys. E. Betzier,
Patentanwälte, Herne (Westf.), Schaeferstr. 60

Beanspruchte Priorität:
Belgien vom 1. April und 10. August 1955

Fernand Victor Francois Hermans, Uccle, Brüssel

(Belgien),
ist als Erfinder genannt worden

brennungskanimer wird ein verhältnismäßig großes Volumen, an sehr heißen Gasen erzeugt, die, da sie über einen verhältnismäßig kleinen Querschnitt mit großer Geschwindigkeit aus der Kammer ausströmen, infolge der ihnen innewohnenden kinetischen Energie die umgebende Atmosphäre mitzunehmen befähigt sind. Diese Mitnahmewirkung ist erheblich größer als die, welche sich ergibt, wenn in einem Tunnelofen mit direkter Beheizung Gasbrenner verwendet werden, die unmittelbar in den Ofenkanal hinein oder unterhalb eines Schirms brennen, durch den im wesentlichen die Erhitzung der Gegenstände durch die direkte Strahlung der Flamme verhindert und als Nebenwirkung die Zuführung der Wärme vergleichmäßigt werden soll.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung erstrecken sich die gemeinsamen Verbrennungskammern, in die die Brenner jeder Zone münden, in der Breitenrichtung des Ofenkanals und weisen je einen Austrittsschlitz auf. Gemäß einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung sind in dem Wege der durch die Verbrennungsgase in Bewegung versetzten Atmosphäre Düsen angeordnet, die Heißluft in diese einblasen¹. Die Brenner des Tunnelofens gemäß der Erfindung können, falls das gesamte Mauerwerk des Ofenkanals von einem Gerüst getragen wird, so vn ähnlicher Weise angebracht werden, wie dies für die Überwachung von in den Seitenwandungen

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.findung an. Hand der diese schematisch veranschaulichenden Figuren.

Fig. 1 ist ein Schnitt durch das Einfahrtsende eines Tunnelofens in einer mittleren durch die Linie I-I der Fig. 3 gekennzeichneten Vertikalebene;

Fig. 2 ist eine Seitenansicht des Teils des Tunnelofens, in welchem, die Abkühlung· der darin behandelten Gegenstände erfolgt und des Ausfahrtsendes des Ofens;

Fig. 3 ist ein Schnitt gemäß Linie IH-III der Fig. 1;

Fig. 4 ist ein der Fig. 3 entsprechender Schnitt durch einen Tunnelofen, einer anderen Ausführungsform gemäß Linie IV-IV der Fig. 5; Fig. 5 ist ein Längsschnitt gemäß Linie V-V der

längs der gebrochenen Linie VI-VI der Fig. 7 durch einen'Teil eines· Tunnelofens gemäß einer anderen Ausfühmngsform der Erfindung; ■ ^f

Fig. 7 ist ein Schnitt gemäß Linie VII-VII der Fig. 6 und'8;

Fig. 8 ist ein vertikaler Schnitt gemäß Li' nie VIIFVHI der Fig. ό und 7 und Fig. 9 ein Längsschnitt durch einen Brenner gemäß

von Tunnelofen angeordneten. Brennern, deren" Gasstrahlen rechtwinklig zur Längsachse- des Ofens gerichtet sind, bekannt ist.

Der Aufbau des Ofens auf einem Gerüst, welcher
es ermöglicht, die Brenner durch die Ofensohle nach
unten herauszuziehen, ist jedoch vergleichsweise erheblich kostspieliger als der etwa im Niveau des Erdbodens unmittelbar auf diesem oder auf einem
Gründungsfundament. Zur leichteren Bedienung· dies
Tunnelofens ist es zweckmäßig, den Ofen¹ nur etwas io
oberhalb' des Erdbodenniveaus zu bauen. Wenn dies
auf einem Gerüst erfolgt, so wäre, um das Auswechseln der Brenner durch die Ofensohle leichter zu
ermöglichen, das Ausschachten von den Zugang zu den
Brennern ermöglichenden Hohlräumen unter dem Ofen 15 Fig. 4;
erforderlich. Fig. 6 ist eine Auf sieht bzw. ein horizontaler Schnitt

Wenn die Verhältnisse den Bau des Ofens auf einem Gerüst nicht zulassen, so ist es erforderlich, im Fa¹He der Notwendigkeit einer Untersuchung· der Brenner den Ofen abkühlen zu lassen.

Die Abkühlung des Ofens und seine Wiederinbetriebnahme bedeuten einen Zeitverlust und
Wärmeverbrauch, die gemäß der Erfindung durch die
im folgernden beschriebene Anordnung vermieden werden, ohne daß es erforderlich ist, unterhalb des Ofens 25 LinieIX-IX der Fig. Γ in größerem Maßstabe. Hohlräume von erheblicher Größe auszuschachten, um . J_n den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile mit ein Herausziehen der Brenner durch die Ofensohle den gleichen Bezugs zeichen bezeichnet, hindurch zu ermöglichen. Der in den-Fig. 1 bis 3 dargestellte Tunnelofen

Der Ofen, gemäß der Erfindung ist neben anderen. dient _zur fortschreitenden Erhitzung von Gegenstän-Merkmialen dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner 30 den, _z. B. Glasgegenständen, wie Flaschen, die auf jeder Querreihe von solchen im einer gemauerten _ei_ner Transportvorrichtung·2 in Richtung des Pf ei-Platte gelagert sind, die einen Teil der Ofensohle und i_es. χ entgegengesetzt zu der Richtung eines von einem des unteren Teils einer der Seitenwandungen des Ventilator 3 gelieferten Gasstromes in den Ofen ein-Ofenkanals bildet und die in seitlicher Richtung aus geführt werden. Der Ofen setzt sich aus einer gedem Ofen entfernbar ist, wobei die Zuleitung für das 35 _wi_ssen Anzahl von Zonen zusammen, durch die die zu Brenngas zu den Brennern jeder Reihe von solchen behandelnden Gegenstände aufeinanderfolgend hinebenso wie die Leitungen zur Zuführung des elektri- durchgeführt werden. In Fig. 1 sind drei solcher sehen Stromes zum Zünden der Brenner abnehmbar Zonen, die sich über die Längen a, b, c erstrecken, daran, den Gas- und Stromzuleitungen angeordnet sind, gestellt. Die Erhitzung der Gegenstände in jeder dieser Wenn bei einem in dieser Weise ausgebildeten ₄₀ Zonen erfolgt durch abwechselnd von oben nach unten Tunnelofen ein Brenner kontrolliert werden, muß, so _un& _von -unten nach oben gerichtete Gasströme, die genügt es, die der Brennerreihe, zu der er gehört, zugeordnete bewegliche Platte in Art eines Schiebers
herauszuziehen-und die sich hierdurch in dem unteren
Teil einer der Seitenwandungen' ergebende öffnung 45
mit einer Deckplatte zu verschließen. Vor dem Herausnehmen der die Brenner enthaltenden Platte müssen
selbstverständlich die Gaszuleitungen und die zugeordneten elektrischen Leitungen unterbrochen werden.

Während der Kontrolle des Brenners kann der Ofen 50 ist, den gleichen Drehsinn.

weiterarbeiten, weil die durch die Wegnahme einer Jy_x, Beheizung jeder Zone erfolgt durch Verbrennungsgase, die durch Brenner 5 erzeugt werden, die an den Enden einer gemeinsamen Verbrennungskammer 6 angeordnet sind, welche sich, in der Breitenrichtung mauerten Platten wird dadurch erleichtert, daß sie 55 <Jes Ofens erstreckt. Jede dieser VerbnennungBkamin einem Metallrahmen, mit dem sie fest verbunden mern 6 weist einen Anietrittsschlitz 7 von gegenüber

dem der Kammer stark verengten Querschnitt auf, so daß die verbrannten Gase aus der Kammer mit hoher Geschwindigkeit austreten. Dieser Schlitz ist so angeordnet, daß die Verbrennungsgasströme daraus in Richtung etwa parallel zu der Ofensohle 8 austreten.

zu je zweien Wirbel bilden, deren Richtungen in den Figuren ohne Bezugszeichen durch Pfeile angedeutet sind.

Die Achsen dieser Wirbel liegen rechtwinklig zu der vertikalen Mittelebene des Ofenkanals, die mit der Zeicheneberie der Fig. 1 zusammenfällt. Die zwei aufeinanderfolgenden Zonen zugeordneten, einander benachbarten Wirbel haben, wie aus Fig. 1 ersichtlich

Querreihe von Brennern sich ergebende Störung· sich nicht erheblich auswirkt.

Die seitliche Verschiebung der beweglichen gesind, ruhen.

Jeder Brenner ist zweckmäßig an der Stelle, an der er die Ofensohle durchdringt, von einem säulenartigen RuiwJkörper aus feuerfestem Werkstoff umgeben. Gemäß einer vorteilhaften AusführungSiform der Erfindung ist jede der gemauerten Platten breiter als diese Rohrkörper aus feuerfestem Werkstoff und fest mit einem U-Profil verbunden, auf der sie völlig aufruht, und zwischen dessen- Flanschen die Zutrittsleitung für das Gas und die elektrischen Stromzuleitungen der Brenner der betreffenden Reihe angeordnet sind.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einiger

Als Folge ihrer hohen Geschwindigkeit nehmen sie hierbei die sie umgebende Ofenatmosphäre in einem Wirbel in der gewünschten Richtung mit.

Um die Bildung dieser Wirbel zu erleichtern, ist etwa parallel zu der Austrittsrichtung der verbrannten Gase vor jeder Verbrennungskammer ein Schirm 9 angeordnet. Dieser Schirm erstreckt sich von einer rückwärts des Gasaustritts liegenden bis zu einer vor-

Ausführungsformen des Tunnelofens gemäß der Er- 70 wärts davon liegenden Stelle. Die Bildung der Wirbel

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wird, zusätzlich noch dadurch begünstigt, daß vorwärts der Ausitrittsöffnung jeder 'VerbrennungskatnmeT 6 eine Ablenkwand 10 so· angeordnet iist, daß' sie den durch die Verbrenhungsgase mitgenommenen Gasstrom fortschreitend -mehr und mehr ablenkt.

Schließlich sind, ebenfalls zum Zwecke der Begünstigung der Bildung der Gaswirbel, in Kanälen 12, die mit einer Sammelleitung 13 verbunden sind/Düsen 11 vorgesehen, durch welche durch einen Ventilator 14 Warmluft eingeblasen wird. Diese Warmluft wird z. B., wie bei 15 angedeutet, einem Teil des Ofenkanals im Bereich der Kühlzone entnommen. Die Düsen 11 liegen rückwärts der Öffnungen 7, durch ,welchedie .._t Verbrennungsgase aus den Verbrennungskammern.'6 austreten.

Bei der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausfübrungsform ist jeder der Brenner, an deren Austritt die Verbrennungsgase erzeugt werden, die einen Wirbel in einer bestimmten Zone erzeugen, mit einer Ve brennungskamnier ausgerüstet. Die verschiedenen ein und derselben Zone zugeordneten Verbrennungskammern weisen ebenfalls Ausitrittsöffnungen von verringertem Querschnitt in solcher Anordnung auf, daß die daraus mit hoher Geschwindigkeit austretenden geschlossenen Ströme von Verbrenoungsgasen parallel zu der benachbarten durch die Ofensohle 8 gebildeten Wandung des Ofenkanals gerichtet werden. In Fig. 5 sind die Brenner mit 5', die Verbrennungskammern mit 6' und deren kreisförmige Austrittsöffnungen mit T bezeichnet.

Bei dem in den Fig. 6 bis 9 dargestellten Tunnelofen sind die Brenner jeder Querreihe von Säulen 16 aus feuerfestem Werkstoff umgeben, welche die gemauerten Platten 17 durchdringen, die einen. Teil der Ofensohle 8 und des unteren Teils einer der Seitenwandungen des Ofenkanals bilden. Jede dieser gemauerten Platten ist in seitlicher Richtung derart beweglich, daß sie in Art eines Schiebers in Richtung des Pfeiles y gemäß Fig. 7 aus dem Ofen herausgeschoben werden kann.

Das mit Luft gemischte Brenngas wird den Brennern 5' ein und derselben Reihe durch eine bei 19 abnehmbar an eine Sammelleitung 20 angeschlossene Leitung 18 zugeführt. In jeder Verzweigung 21 dieser Leitung ist ein Absperrschieber 22 und ein Ventil angeordnet, dessen Öffnungsgrad automatisch durch einen Thermostaten 23 gesteuert wird, der unter dem Einfluß der Temperatur in der zugeordneten Zone des Ofens steht. Jeder Brenner ist mit einer elektrischen Zündvorrichtung ausgerüstet, die über gleichfalls abnebmbar an eine Stromquelle angeschlossene Leitungen 24 mit Strom versorgt wird. Jede der gemauerten Platten 17 ruht auf einem Metallrahmen 25, mit dem sie fest verbunden ist und der in seitlicher Richtung beweglich ist. Dieser Rahmen besteht vorzugsweise aus einem gewalzten U-Profil, dessen Flansche, wie aus den Fig. 8 und 9 ersichtlich, nach unten gerichtet sind. Jede der gemauerten Platten 17 ist breiter als die feuerfesten Säulen· 16 und ruht vollkommen auf dem zugeordneten U-Profil 25 auf. Die Breite dieses Profils ist so bemesesn, daß die Gaszuleitung 18 und die elektrischen Zündleitungen 24 für die Brenner der zugeordneten gemauerten Platte 17 leicht zwischen den Flanschen des U-Profils untergebracht werden können.

Aus den vorstehenden Ausführungen ist ersichtlich, daß die Anwendung der Erfindung unabhängig von einer gewünschten Wärmeverteilung in der Längsrichtung des Ofenkanals ist. Mit anderen Worten kann die Temperatur in einer beliebigen Reihe von Teilabschnitten _:ansteigen. oder abfallen, wobei die Temperaturänderungen allmählich, oder] schroff erfolgen können. Im Falle der Kühlung kann gegebenenfalls durch die Verbrennungsgase Außenluft angesaugt werden. Je_: nach der erwünschten Variation der thermischen Wirkung kann allen Wirbeln gleicher oder auch gewissen der Wirbel ein zu denen der Wirbel anderer Zonen entgegengesetzter Drehsinn erteilt werden.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die vorstehend im einzelnen beschriebenen und in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern es sind demgegenüber Änderungen sowohl hinsichtlich, der Form wie der Anordnung und Ausgestaltung ihrer Einzelelemente möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, soweit diese Änderungen nicht im Widerspruch zu den Merkmalen der Ansprüche stehen.

Claims

Patentansprüche:

1. Tunnelofen zur Wärmebehandlung von Gegenständen, die durch eine Transportvorrichtung in zu der Richtung eines Gasstromes entgegengesetzter Richtung durch den Ofenkanal transportiert werden, der zonenweise durch abwechselnd von unten nach oben und von oben nach unten gerichtete Gasströrae, die zu je zweien Wirbel mit rechtwinklig zu der vertikalen Mittelebene des Tunnels liegenden Achsen bilden, beheizt wird, dadurch gekennzeichnet, daß unter Beheizung der verschiedenen Zonen durch Verbrennungsgase die der Beheizung ein und. derselben Zone dienenden Brenner (5) in eine Verbrennungskammer (6) münden, die einen verengten Austrittsquerschnitt besitzt, durch den die verbrannten Gase mit hoher Geschwindigkeit parallel zu der benachbarten Wandung des Ofenkanals unter Mitnahme der sie umgebenden Ofenatmosphäre in einem Wirbel der gewünschten Richtung austreten.

2. Tunnelofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Brennern (5) jeder Zone gemeinsame Verbrennungskammer (6) sich, in der Breitenrichtung des Ofenkanals erstreckt und einen Austrittsschilitz (7) aufweist.

3. Tunnelofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine vorwärts der Ausitrittsöffnung der einen oder mehreren Verbrennungskammern vorgesehene Ablenkwand (10), die den durch die Verbrennungsgase mitgenommenen Gasstrom fortschreitend immer stärker ablenkt.

4. Tunnelofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch in dem Weg jedes Wirbels vorgesehene Düsen (11), durch welche Heißluft in die durch, die Verbrennungsgase in Wirbelbewegung versetzte Ofenatmosphäre eingeblasen, wird.

5. Tunnelofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (11) rückwärts der einen oder mehreren Öffnungen liegen, durch welche die Verbrennungsgase die eine oder mehreren ein und demselben Wirbel zugeordneten Verbrennungskammern (6) verlassen.

6. Tunnelofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner jeder Ouerreihe in einer gemauerten Platte (17) gelagert sind, die einen Teil der Ofensohle (8) und des unteren Teils einer der Seitenwandüngen des Ofenkanals bildet und in seitlicher Richtung aus dem Ofen entfernbar ist und daß die Zuführungs· leitungen (18 und 24) für Gas sowie für den elek-

irischen Zündstrom zu den Brennern jeder Reihe von solchen abnehmbar mit den Gas- und Stromquellen verbunden sind.

7. Tunnelofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der gemauerten Platten (17) fest mit einem Metallrahmen" (25), auf dem sie aufruht, verbunden ist.

8. Tunnelofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen aus einem U-Profil besteht, dessen.Flansche nach unten gerichtet sind, to

9. Tunnelofen nach einem der Ansprüche 7 und 8, bei welchem jeder Brenner in dem Bereich, in dem er die Ofensohle durchdringt, von einer Saufe (16) aus feuerfestem Werkstoff umgeben ist, dadurch, gekennzeichnet, daß jede der gemauerten Platten (17) breiter ist als die Säulen (16) aus feuerfestem Werkstoff und völlig auf einem U-Pro·- fil aufruiht, zwischen dessen Flanschen die Zuleitungen für Gas und elektrischen Strom zu den Brennern der betreffenden Platte untergebracht sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen