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Elektrisch beheizbarer Durchlaufofen, insbesondere zum Brennen von
Keramik Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrisch beheizbaren Durchlaufofen,
vorzugsweise zum Brennen von Keramik, mit einer Vorwärme-, Brenn-und Abkühlzone,
der in an sich bekannter Weise entgegen der Durchgangsrichtung des Gutes von einem
gasförmigen Wärmeaustauschmittel durchströmt wird.
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Bei solchen Öfen wird die in. der Abkühlzone und in der Brennzone
des Ofens vom Gas aufgenommene Wärmemenge in der Vorwärmzone an das Gut abgegeben.
Durch diese sogenannte Längsrekuperation wird die Beheizung der Vorwänmzone eingespart,
so daß nur in der Brennzone selbst Heizleiter eingebaut sein müssen.
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Für ein einwandfreies Brennen von Keramik in Tunnelöfen ist es nun
aber unter bestimmten Voraussetzungen erforderlich - je nach Rohstoffart und Zweck
-, teilweise mit oxydierend und teilweise mit reduzierend wirkender Ofenatmosphäre
zu arbeiten. In Durchlaufrichtung des Gutes sind dabei die verschiedenen Brennatmosphären
hintereinanderliegend vorhanden.
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Bei den mit teilweise reduzierendem Betrieb arbeitenden Öfen soll
sich die reduzierend wirkende Zone auf einen Abschnitt mit steigender Temperatur
erstrecken, und es wird eine zuverlässige Scheidung von der oxydierend wirkenden
Ofenzone gefordert.
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Man kennt bereits für elektrisch beheizte Öfen zum Brennen von Keramik
Einrichtungen zur Veränderung der Ofenatmosphäre in der Brennkammer, und zwar mittels
Zu- und Abführung von Schutzgas in bestimmten Zonen des Ofens. So ist beispielsweise
ein elektrisch beheizter kontinuierlich betriebener Ofen zum Brennen von Porzellan
oder anderen gesinterten keramischen Stoffen bekannt, bei dem als reduzierendes
Gas Kohlenoxyd am Ende der Scharffeuerzone in den Ofen eingeleitet, durch die Scharffeuerzone
hindurch der Ware bis zum Anfang dieser Zone entgegengeführt und von dort im Kreislauf
wieder zum Ende der Scharffeuerzone zurückgeleitet wird. Bei diesem bekannten Ofen
ist die reduzierende Gasatmosphäre auf die Scharffeuerzone begrenzt, und es ist
bekannt, zur Bewerkstelligung dieser Begrenzung Schieber bzw. Gasschleusen vorzusehen
oder auch zusätzliche Gasströmungen in den die Scharffeuerzone begrenzenden Zonen
auszulösen, wodurch eine Abriegelung von der Anwärm- und der Abkühlzone erzielt
wird. Bei diesen bekannten Brennöfen, bei denen die Bezirke mit verschiedenen Ofenatmosphären
gegeneinander abgegrenzt sind, mußte man zwangläufig auf die Längsrekuperation verzichten.
Hieraus ergab sich dann die Notwendigkeit, die Vorwärmzone zu beheizen, was mit
einem wesentlich höheren Energieverbrauch verbunden war.
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Ein weiterer bei Öfen der in Rede stehenden Art zu beachtender Umstand
ist der, daß die für den reduzierenden Brand in der Hauptsache verwendeten kohlenoxydhaltigen
Gasgemische schädigend auf die für höchste Temperaturen geeigneten Heizleiter wirken,
wofür insbesondere Chrom-Eisen-Aluminium-Legierungen in Frage kommen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrisch beheizbaren
Durchlaufofen zu schaffen, dessen Atmosphäre in seinen einzelnen Abschnitten verschieden
ist. Dabei soll der Ofen gleichzeitig mit Längsrekuperation arbeiten, und es soll
die Anordnung so getroffen werden, daß die Heizleiter für das Hochtemperaturgebiet
nicht mit C O-haltigen bzw. reduzierend wirkenden Gasgemischen in Berührung kommen
können, da diese - wie schon erwähnt -schädigend auf die für besonders hohe Temperaturen
geeigneten Legierungen einwirken würden.
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Zu diesem Zweck ist bei einem elektrisch beheizbaren Durchlaufofen
mit einer Vorwärme-, Brenn-und Abkühlzone, der entgegen der Gutbewegung von einem
gasförmigen Wärmeaustauschmittel durchströmt wird und der mit einer Vorrichtung
zum Einleiten reduzierender Gase in die Brennzone ausgerüstet und insbesondere zum
Brennen von Keramik bestimmt ist, gemäß der Erfindung die Vorrichtung zum Einleiten
reduzierender Gase derart angeordnet und betreibbar, daß die reduzierenden Gase
unterhalb
jenes Temperaturbereiches in die Brennzone eingeführt
werden, in welchem sich die gegen den Angriff dieser Gase empfindlichen Hochtemperatur-Heiz=
körper befinden, und es sind die Zusammensetzung und Menge der einströmenden Gase
so ausgelegt, daß die an die Einblasevorrichtung in Richtung der Gutbewegung folgende
Ofenzone von reduzierendem Gas frei bleibt.
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Die Einleitung des reduzierenden Gases in die Brennzone kann dabei
an einer oder mehreren Stellen im Bereich steigender Temperatur erfolgen, wobei
die Menge und Konzentration der Gase entsprechend der Art und Menge des Brenngutes
bemessen und auch leicht wechselnden Betriebsbedingungen angepaßt werden kann. Man
erreicht durch die erfindungsgemäße Anordnung eine scharfe Trennung der reduzierend
wirkenden Zone von dem übrigen Ofenteil, da die C O-haltigen bzw. reduzierenden
Gase nicht gegen die Strömungsrichtung des Wärmeaustauschmittels in den - in Richtung
der Gutbewegung gesehen - hinter der Reduktionszone liegenden Ofenteil gelangen
können, in welchem die Hochtemperatur-Heizkörper angeordnet sind, so daß dieselben
zuverlässig vor einem schädlichen Einfiuß durch die reduzierenden Gase geschützt
sind. In der Reduktionszone, in der nicht die höchste Temperatur herrscht, können
dagegen Heizleiter Verwendung finden, die nicht ganz so hohe Temperaturen vertragen,
aber von dem reduzierenden Gas nicht angegriffen werden.
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Um scharfe, dem Brenngut abträgliche Temperaturwechsel an den Übergangsstellen
der Ofenzonen zu vermeiden, kann ,man in weiterer Ausbildung der Erfindung das zugeführte
reduzierende Gas entsprechend vorwärmen. Dies kann in einem außerhalb des Ofens
angeordneten besonderen Gasvorwärmer oder auch in einem innerhalb des Ofens vorgesehenen
Wärmeaustauscher geschehen. Der Wärmeaustauscher kann z. B. aus einem an den Wänden
bzw. der Decke des Ofentunnels geführten Gaszuleitungsrohr bestehen, das in mehreren
Windungen oder in einer Schlangenlinie angeordnet sein kann.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben.
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Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Tunnelofen nach der Erfindung.
Längs des Ofens sind von links nach rechts folgende Abschnitte in Richtung der Bewegung
des Brenngutes (Pfeil 7) zu unterscheiden: Eine unbeheizte Vorwärmzone
1, daran anschließend die Brennzonen 2 und 3 mit den Heizleitern 5 bzw. 6
und schließlich wiederum die unbeheizte Abkühlzone 4. Der Teil 3 der Brennzone ist
die sogenannte Hocherhitzungszone, welche mit besonderen für hohe Temperaturen geeigneten
Heizleitern 6 ausgerüstet ist. Entgegengesetzt zur Richtung der Gutbewegung erfolgt
die Bewegung des gasförmigen Wärmeaustauschmittels, welches direkt durch den Ofenraum
strömt. Das Austauschmittel ist im Fall des Ausführungsbeispiels Luft. Der Luftstrom8
entzieht also, während er durch die Abkühlzone 4 strömt, dem behandelten Gut Wärme
und gibt sie in der Vorwärmzone 1 an das neu eingebrachte Gut ab.
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In der Brennzone wird bei 9 diesem Luftstrom das reduzierende Gas
10 zugesetzt, so daß in den Ofenteilen 1 und 2 eine reduzierend wirkende
Atmosphäre vorhanden ist, während in den Teilen 3 und 4 des Ofentunnels eine oxydierend
wirkende Atmosphäre herrscht. Da das Wärmeaustauschmittel dauernd vom Brenngutausgang
zum Brennguteingang in Richtung des Pfeiles 8 strömt, kann ein Eindringen von reduzierenden
Gasen in den oxydierend wirkenden Teil nicht -stattfinden; Schleusen u. dgl. zur
Abtrennung der einzelnen Ofenzonen sind also nicht notwendig. Man hat es auch nach
Wahl des Punktes 9 bzw. der Zahl und Art der Heizleiter 5 und 6 in der Hand, das
Gut auf einem längeren oder kürzeren Bereich steigender Temperatur unter dem Einfluß
von reduzierend wirkender Atmosphäre zu brennen.
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Das Heizleitermaterial für die beiden Brennzonen 2 und 3 ist verschieden.
In der Zone 2 werden Heizleiter 5 verwendet, die im Gegensatz zu den Hochtemperatur-Heizleitern
6 von den reduzierenden Gasen nicht angegriffen werden, die aber nicht die hohen,
in der Hocherhitzungszone erforderlichen Temperaturen vertragen. Die Lage des Punktes
9 ist gemäß der Erfindung so gewählt, daß er, in Strömungsrichtung 8 des Wärmeaustauschmittels
gesehen, hinter den in der Hochtemperaturzone 3 vorgesehenen Heizleitern 6 liegt,
so daß diese nicht mit reduzierend wirkender Atmosphäre in Berührung kommen können,
wodurch ein schädlicher Einfluß auf die hochbelasteten Hochtemperatur-Heizleiter
vermieden wird.
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Mit 11 ist eine außerhalb des Ofens angeordnete Gaserzeugungsanlage
mit Vorwärmer 12 bezeichnet, worin das Gas nach irgendeinem bekannten Verfahren
erzeugt und vorgewärmt wird, bevor es in den Ofen eintritt. Es ist dann ohne weiteres
möglich, die Gastemperatur an der Eintrittsstelle 9 derjenigen des Ofens an dieser
Stelle anzupassen.
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Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 zeigt eine Möglichkeit, die Vorwärmung
des reduzierenden Gases nicht außerhalb, sondern innerhalb des Ofens vorzunehmen.
Es ist dabei als Wärmeaustauscher ein geschlossenes Gaszuführungsrohr 13 in der
Decke, den Seitenwänden bzw. am Boden des Ofens so verlegt, daß die Gase in einer
oder mehreren Windungen hin-und hergeführt werden. Die Zahl der Windungen ist so
gewählt, daß die reduzierenden Gase mit Sicherheit Ofentemperatur angenommen haben,
bevor sie aus mehreren öffnungen 14 in den Ofenraum eintreten.