DE1038698B - Verfahren und Einrichtung zur Erzielung eines vertikalen Temperaturausgleichs in Tiefoefen - Google Patents

Description

• Verfahren und Einrichtung zur Erzielung eines vertikalen -Temperaturausgleichs in Tieföfen Bei in einem Ofen aufrecht stehendem Einsatzgut war es bisher nicht möglich, die Beheizung so auszubilden, daß das Gut in vertikaler Richtung gleichmäßig erwärmt wird, denn die Flamme wird bei diesem Ofen meist oben eingeleitet, während die Rauchgase unten abgezogen werden. Selbst wenn hierbei die Flamme als Umkehrflamme ausgebildet ist, so daß sie gezwungen wird, am unteren Teil des Einsatzgutes entlang zu streichen, wurde auch hierbei das Gut ungleich, nämlich oben stärker als unten, erwärmt. Dies wirkt sich bei Blöcken, die in ihrem unteren Teil stärker sind als oben, besonders nachteilig aus, weil sie in ihrem oberen Teil viel früher auf die nötige Temperatur gebracht werden als in ihrem unteren Teil.
• Die Erfindung besteht nun darin, daß die Temperatur der Umlenkflamme im Verlauf ihrer Länge entsprechend den Erfordernissen derart gelenkt wird, daß die Verbrennung der Gase im ersten, also oberen Teil der Flammenlänge unter Luftmangel erfolgt und daß den Gasen auf ihrem rückläufigen Ast Sekundärluft in der Weise zugeleitet wird, daß mindestens ein zweiter Temperaturhöchstwert im unteren Teil des Einsatzgutes erzielt werden kann. Vorzugsweise wird die Sekundärluft in Richtung des rückläufigen Astes zugeführt.
• Durch diese Maßnahme kann ein außerordentlich weitgehender vertikaler Temperaturausgleich im zu wärmenden Gut erreicht werden, und zwar auch dann, wenn das Gut in seinem unteren Teil einen wesentlich größeren Durchmesser oder Querschnitt aufweist als in seinem oberen Teil.
• Durch Einstellung der Tiefenwirkung der Sekundärluftdüsen, insbesondere durch Änderung von Druck, Menge und Drall, können die weiteren Flammentemperaturhöchstwerte im Sinne eines Temperaturausgleichs mit wechselnder Wirkungsrichtung im Ofen verlagert werden.
• Diese und weitere Merkmale der Erfindung gehen aus dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung hervor.
• Der dargestellte Tiefofen besteht aus dem Herdraum 1, der mit einem Deckel 2 verschlossen werden kann. An der einen Längswand des Ofens befindet sich der Brennerstein 3, in den in bekannter Weise ein Brenner 4 eingebaut ist. Unterhalb des Brenners befindet sich der Gasabzugskanal 5. Das Brenngas und die Verbrennungsluft werden dem Brenner über Rohrleitungen 6 und 7 zugeführt. Über die Rohrleitung 6 kann das Gas dem Brenner in zwei konzentrischen Kanälen 8 und 9 zuströmen. Der Kanal 8 mit kreisförmigem Querschnitt führt unmittelbar in den Brennerstein, während der kreisringförmige Kanal 9 an der Brennermündung durch den wellenförmig gestalteten Rand der äußeren Gasdüse in nebeneinanderliegende Austrittsquerschnitte für Gas und Luft aufgeteilt ist, die zweckmäßig so gerichtet sind, daß gleichzeitig eine Drallwirkung erzielt wird.
• Im Gasgehäuse des Brenners ist eine Einstellklappe 10 vorgesehen, die wahlweise die Kammer 8 oder die Kammer 9 oder auch beide Kammern für den Gasstrom freigeben kann. Die Einstellklappe 10 wird über ein Gestänge 11 von einem Steuermotor 12 stetig, schrittweise oder periodisch von seiner einen Extremstellung in die andere bewegt. Der Steuermotor 12 erhält seine Impulse von einem Zeitschaltgerät 13.
• Steht die Einstellklappe 10 in der eingezeichneten Stellung, strömt das Gas lediglich durch den Brennerkanal 8, und es entsteht eine große Flammenlänge, wobei sich die Flammengase im Ofen U-förmig in Richtung des eingezeichneten Pfeiles 14 bewegen und dabei die in den Herdraum eingesetzten Blöcke 15 umspülen. Der Flammentemperaturhöchstwert befindet sich hierbei in der Nähe der dem Brenner gegenüberliegenden Wand.
• Befindet sich die Einstellklappe 10 dagegen in ihrer anderen Extremstellung, dann ist der Gasdurchgang durch die Bren.nerdüse 8 gesperrt, und das Gas strömt durch den kreisringförmigen Kanal 9 in den Brenner ein. In diesem Falle ist sowohl das Gas als auch die durch die Rohrleitung 7 einströmende Luft gezwungen, durch das Drallmundstück des Brenners auszutreten. Der Brenner arbeitet also als reiner Wirbelbrenner. Die Flammengase bewegen sich dabei etwa entsprechend dem strichpunktiert gezeichneten Pfeil 16. Durch die Wirbelung werden Gas und Luft schneller gemischt. Dadurch verlagert sich der Flammentemperaturhöchstwert in Richtung auf die Brenneröffnung hin, wobei sich gleichzeitig von dem wirbelnden Brennerstrahl Flammenfetzen ablösen, die vorzeitig umkehren, so daß nur noch ein Teil der Flammengase die dem Brenner gegenüberliegende Wand erreichen.
• Bei einer automatischen Hin- und Herbewegung des Schiebers 10 wird sich also der Flammentemperaturhöchstwert mit wechselnder Wirkungsrichtung im Ofen verlagern.
• An der dem Brenner 4 gegenüberliegenden Wand sind eine oder mehrere Sekundärluftdüsen 17 angeordnet, die über eine Rohrleitung 18 an die Luftleitung 7 angeschlossen sind. In der Rohrleitung 18 und im zum Brenner 4 führenden Abzweig der Leitung 7 sind je eine Drosselklappe 19 und 20 angeordnet und über ein Hebelgestänge 21 so zusammengeschaltet, daß sich beim Öffnen der Klappe 19 die Klappe 20 schließt und umgekehrt. Wenn für die am Brenner 4 austretende Verbrennungsluft eine Regelmöglichkeit besteht, kann auch auf die Drosselklappe 20 verzichtet werden.
• Die Verlagerung des zweiten Flammentemperaturhöchstwertes geschieht wie folgt: Durch eine entsprechende Einstellung der Luftzufuhr am Brenner 4 oder an der Drosselklappe 20 wird eine unvollkommene Verbrennung im hinlaufenden Flammenast hervorgerufen. Die durch die Düsen 17 zugeführte Sekundärluft bewirkt eine völlige Verbrennung der Feuergase und erzeugt ein zweites Temperaturmaximum auf dem rücklaufenden Flammenast. Eine Betätigung der Drosselklappe 19 hat zur Folge, daß die Sekundärluft verschieden tief in den Ofen eindringt und sich das zweite Temperaturmaximum auf dem rücklaufenden Flammenast verlagert.
• Zwecks einer automatischen Verlagerung beider Temperaturmaxima sind die Drosselklappe 19 und 20 mit ihrem Hebelgestänge 21 an das Schaltgestänge 11 des Motorreglers 12 angelenkt.
• An Stelle der horizontalen Anordnung kainn die Luftdüse 17 auch schräg oder vertikal an höher gelegenen Stellen der Ofenrückwand vorgesehen sein, so daß die Sekundärluftströmung im wesentlichen den Umlauf der Feuergase unterstützt.
• Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung werden an geeigneten Stellen des Ofenraumes in der Strömungsrichtung der Brenner die Temperaturen gemessen. aus den Meßwerten ein Quotient gebildet und der Quotient zur Anzeige und/oder zur selbsttätigen Verlagerung der Temperaturhöchstwerte benutzt.
• Das erfindungsgemäße Heizverfahren bietet folgende Vorteile: Die Anfangstemperatur der Flamme liegt niedriger als bei der üblichen Beheizungsart, so claß keine Gefahr einer Überhitzung der Blockköpfe mehr besteht. Außerdem verringert sich im oberen Bereich des Ofens durch die reduzierende Atmosphäre der Abbrand und die Schlackenbildung. Durch die Erzeugung eines neuen wandernden Temperaturmaximums im unteren Ofenbereich erreicht man, daß die Blockfüße bei der Erwärmung mitkommen. Durch die gleichmäßige Erwärmung wird eine Mehrleistung und eine Gütesteigerung erzielt. Außerdem bewirken die durch die zweite Temperatursteigerung am rücklaufenden Flammenast aufsteigenden Flammenfetzen (als punktierte Pfeile 22 in der Zeichnung angedeut°t) eine zusätzliche Strömung und Wirbelung, die sich günstig auf den erstrebten Temperaturausgleich auswirkt.
• Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel der Zeichnung beschränkt, und es ist selbstverständlich, daß die U-förmige Flamme anstatt in einer horizontalen Ebene auch in beliebigen anderen Ebenen geführt sein kann. Auch kann die Zahl der Sekundärluftzuführungen kleiner oder größer als die Zahl der Brenner sein, und es lassen sich - sofern erforderlich - mit den gleichen Mitteln auch dritte oder vierte Temperaturmaxima erzeugen.

Claims (7)

1'.%t;.Nr:\..::,@i1r: 1. Verfahren zur Erzielung eines vertikalen Temperaturausgleichs in Tieföfen mit im wesentlichen aufrecht stehendem Einsatzgut unter Anwendung einer Umkehrflamme, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung der Gase in ihrem ersten Teil unter Luftmangel erfolgt und daß den Gasen auf ihrem rückläufigen Ast Sekundärluft derart zugeführt wird, daß ein zweiter, ungefähr gleich großer Temperaturhöchstwert im unteren Teil des Einsatzgutes gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärluft etwa in Richtung des rückläufigen Astes zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch Einstellung der Tiefenwirkung der Sekundärluftdüsen, insbesondere durch Änderung von Druck, Menge und Drall, der zweite Flamrnentemperaturhöchstwert im Sinne eines Temperaturausgleichs mit wechselnder Wirkungsrichtung im Ofen verlagert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß belastungsunabhängig die Mischgeschwindigkeit bzw. die Flammenlänge der Brenner in solcher Weise geändert wird, daß der erste Flammentemperaturhöchstwert im Sinne eines Temperaturausgleichs mit wechselnder Wirkungsrichtung im Ofen verlagert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellorgane für die Tiefenwirkung der SekundärIuftdüsen und/oder für Flammenlänge der Brenner zur selbsttätigen Verlagerung des Flammentemperaturhöchstwertes mittels beliebiger gemeinsamer Antriebsmittel in einem vorgegebenen Rhythmus stetig, schrittweise oder periodisch gesteuert werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Ofenraumes in Strömungsrichtung der Feuergase an geeigneten Stellen gemessen wird und die Temperaturdifferenzen über Quotienten bildende Meßwerke zur Anzeige und/oder zur manuellen oder automatischen Verlagerung der Temperaturhöchstwerte benutzt werden..

7. Einrichtung zur Beheizung von aufrecht stehendem Einsatzgut mittels Umkehrflamme zur Durchführung der Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des rückläufigen Astes der Flamme mindestens eine zusätzliche Einmündung für die Sekundärluft angeordnet ist. B. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung zu dieser Einmündung eine Drosselvorrichtung aufweist. 9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung zu dieser Einmündung als Abzweigung der Hauptleitung der Sekundärluft des Brenners ausgebildet und auch in dem zum Brenner führenden Zweig eine Umschaltvorrichtung vorgesehen ist. 10. Einrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 9, gekennzeichnet durch einen periodisch oder instrumentenabhängig(Temperaturfühler) beeinflußba.ren Steuermechanismus für die Umschalteinrichtungen. In Betracht gezogene Druckschriften: Zeitschrift »Feuerungstechnik«, 15. Februar 1941, S. 37 und 38, Abb. 11.