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Ringofen zum Brennen von keramischem Material, insbesondere Ziegel
Die Erfindung betrifft einen Ringofen zum Brennen von keramischem Material, insbesondere
Ziegel, mit feststehender Ofensohle und fesstehenden Ofenwänden, auf denen eine
Hängedecke verschiebbar angeordnet ist.
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Bei derartigen Ringöfen ist es bereits bekannt, einzelne, fahrbare
Kammern zu verwenden, die zum Teil beheizbar sind. Der Betrieb eines derartigen
bekannten Ringofens ist jedoch sehr umständlich, da mit Fortschreiten des Brennvorganges
jeweils ein Wagen von der Kühlzone zur Trockenzone verschoben werden muß. Ein vollständig
kontinuierlicher Betrieb ist mit dieser bekannten Anlage nicht möglich. Bei einer
ähnlichen Ofenanlage besteht die Haube aus Sektorenstücken, die aneinandergesetzt
werden, ähnlich wie die Kammern bei der zuvor beschriebenen Anlage. Nachteilig dabei
ist insbesondere, daß stets neue Haubensektoren über der Brennsohle zu liegen kommen,
wodurch für die einzelnen Haubenabschnitte thermische Wechselbeanspruchungen @ auftreten,
die. zu einer baldigen Zerstörung führen.
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Es sind ferner auch Rundöfen bekannt, die insbesondere zur Wärmebehandlung
von metallischen Werkstücken dienen. Bei diesen Öfen, die zum Teil auch kreisringförmig
ausgebildet sind, wird das Material an einer bestimmten ortsfesten Stelle radial
in den Ofen eingeführt. In den Decken dieser Öfen sind zum Teil verschließbare kleine
Öffnungen vorgesehen, durch die die zu behandelnden Metallblöcke mittels einer besonderen
Hebevorrichtung in den Herdraum abgesenkt werden können. Die Beheizung erfolgt durch
ortsfeste seitliche Brenner.
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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Ringofen
zu schaffen, der einen vollständig kontinuierlichen Betrieb gestattet und bei dem
der Verschleiß auf ein Mindestmaß herabgesetzt ist, wobei gleichzeitig ein besonders
guter Wirkungsgrad hinsichtlich der Ausnutzung der Heizgase gefordert ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem Ringofen der eingangs erwähnten
Art erfindungsgemäß der Ofenkanal und die Hängedecke kreisförmig gestaltet, die
Hängedecke besitzt eine sektorförmige Durchtrittsöffnung zum- Ein- und Austragen
des Gutes, und die Feuerung ist an der drehbaren Decke angebracht.
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Die Hängedecke überdeckt somit bis auf einen kleinen Sektor den Ringofen
vollständig, und deren Drehung erfolgt synchron mit dem Fortschreiten des Feuers.
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Der den Ofen nicht abdeckende freie Abschnitt der Decke bildet einen
Kreisringsektor von etwa 60° Öffnung als Arbeitszone. Zum Antrieb der Decke dienen
vorzugsweise, ortsfest angeordnete Motoren, die nach einem weiteren Merkmal der
Erfindung die Decke mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 m pro Stunde verdrehen.
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Die Feuerungseinrichtung ist gemäß der Erfindung ortsfest auf der
Decke angeordnet und mit dieser gegenüber dem Ofenkanal drehbar. Zwischen Decke
und Ofenwandung sind Dichtungsmittel in Art der an sich bekannten Sandrinnen bzw.
Sandschürzen vorgesehen.
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Die Beschickung des .Ringofens, nämlich des offenen Kreisringsektors
der Decke erfolgt in vorteilhafter Weise durch eine in der Mitte des Ofens vorgesehene
halb- oder vqllautomatische Formmaschine, die über eine Fördereinrichtung, ein Laufband
od. dgl. mit der Arbeitszone verbunden ist. Dabei sind vorzugsweise Formmaschine
und Förderband drehbar angebracht und werden synchron mit der Decke bzw. in Taktintervallen
verschwenkt.
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Bei einem erfindungsgemäß aufgebauten und ausgestatteten Ringofen
ergeben sich erhebliche Vereinfachungen und Einsparungen beim Betrieb desselben.
Durch die Zufuhr des aufbereiteten Materials in die im Zentrum des Ringofens angeordnete
Formmaschine und die sektorenweise Benutzung des Ringofens als Arbeits-, Trocken-,-
Glocken-, Feuer- und Kühlzonen entfällt jeglicher Transport von Ofenwagen außerhalb
des Ofens.,Eine gesonderte Trocknerei mit ihren hohen Bau- und Betriebskosten ist
nicht mehr erforderlich, und gleichzeitig entfallen auch die gesamten Transportmittel
zwischen Formmaschine und Trocknerei einerseits und Trocknerei und Ofen andererseits.
Die im Betriebsablauf ungünstige Abkühlung der trockenen Ware auf dem Weg von der
Trocknerei zum Ofen findet auch nicht mehr statt, da sich an den Trocknungsvorgang
unmittelbar der Brennvorgang anschließt. Gegenüber bekannten Tunnelofen ergibt,
sich durch die Einsparung
des gesamten Wagenparks mit Schiebebühnen
usw. eine erhebliche Senkung der Anlagekosten. Da kein Transportpersonal mehr benötigt
wird, bedarf der erfindungsgemäße Ringofen zu seinem Betrieb nur einen minimalen
Personalaufwand.
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Beim Ringofen selbst ist nur die Hängedecke zu bewegen, und somit
ist die bewegte Masse sehr viel kleiner als beim Tunnelofen. Die Antriebselemente,
Schienen oder Laufräder usw. liegen im Freien und können daher einwandfrei überwacht
werden. Alle Ofenteile sind periodisch zugänglich. Dadurch können gegebenenfalls
erforderliche Reparaturen während des laufenden Betriebes vorgenommen werden.
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Der erfindungsgemäße Ringofen vermeidet auch die brenntechnischen
Nachteile des Tunnelofens. Es gibt keine Schwierigkeiten mit dem Sohlfeuer mehr,
ebenso entfällt der Seitenspalt zwischen Einsatz und Ofenwandung. Gleichzeitig ergibt
sich eine hohe Betriebssicherheit, da ein Festbrennen unmöglich ist. Das Einsatzgut
wird beim Brennprozeß nicht bewegt. Somit kann der Feuerfortschritt weder durch
Einstürze noch durch Schmelzbildung gehemmt werden.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an Hand der
Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt F i g. 1 schematisch eine Aufsicht, F i g.
2 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Ringofen und F i g. 3 einen Querschnitt
durch die Hängedecke (in der Glockenzone).
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Der Ringofen 1 besitzt eine feststehende Ofensohle 2 sowie
feststehende Ofenwände 3 und 4. Der ringförmige Ofenkanal ist von einer auf
Schienen 5 und 6 mittels Rollen 7 und 8 drehbar gelagerten Hängedecke 9 über den
größten Teil seiner Länge überdacht. Ein Sektor des Ofenkanals wird von der Decke
nicht überdacht und bildet die Arbeitszone 10. Der freie Sektor beträgt etwa ein
Sechstel der Kreisringfläche, d. h., sein Öffnungswinkel entspricht ungefähr 60°.
Im übrigen bildet die Hängedecke ein zusammenhängendes ganzes Teil.
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Im Zentrum des Ringofens 1 befindet sich eine voll- bzw. halbautomatische
Formmaschine 15 od. dgl., die in an sich bekannter Weise mit einer Vakuumkammer
16 verbunden sein kann. Ihr Antrieb erfolgt über die Antriebsscheibe 17 durch
einen nicht dargestellten Antriebsmotor. Die Formmaschine 15 und die Vakuumkammer
16 sind drehbar auf einem Sockel 18 gelagert.
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Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist die
gesamte Ofenanlage von einem frei tragenden Dach 22 überdeckt. Eine Fördereinrichtung
23 bringt das zubereitete Material zur Formmaschine 15. Es ist zweckmäßig,
nicht dargestellte Leitmittel, wie Trichter, Schütten od. dgl., vorzusehen, um das
Material vom Endpunkt der Fördereinrichtung 23 sicher und verlustfrei in
den Trichter 24 der Formmaschine 15 zu leiten.
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Der Herstellungs- und Brennvorgang verläuft in nachfolgender Weise:
Es ist bekannt, daß ein durchschnittlicher Ton in der Kanaltrocknung in weniger
als 24 Stunden getrocknet und in weniger als 36 Stunden gebrannt werden kann. Es
ist fernerhin bekannt, daß durch Heißaufbereitung die Trokkenzeit erheblich verkürzt
und die Gefahr von Trockenspannungen und Strukturen vermieden wird. Außerdem beträgt
die Diffusionsgeschwindigkeit des Wassers dabei ein Mehrfaches gegenüber der Normalaufbereitung.
Es kann also ohne Gefahr ein rascherer Wasserentzug durchgeführt werden. Unter Berücksichtigung
all dieser Punkte läßt sich eine Trockenzeit von 6 Stunden angeben, wenn die Aufbereitungstemperatur
etwa 70° C beträgt. Da die Trocknung im Ringofen vorgenommen wird, dieser aber für
eine Brennzeit von 36 Stunden beispielsweise ausgelegt ist, ist jeweils genügend
trockener Vorrat im Ofen, selbst an Feiertagen. Die Formmaschine 15 steht in der
Mitte des Ringofens, dadurch ergibt sich eine geringe Entfernung von der Herstellung
der Ziegel bis zur Arbeitszone. Das Material wird durch die Fördereinrichtung 23
der Formmaschine 15 zugeführt. Die vorhergehende Heißaufbereitung erfolgt in drei
Stufen. Ein erster Dampfzusatz mit einer Temperatur von 35° wird beim Kastenbeschicker
vorgenommen. In diesem Wärmebereich treten nur geringe Wärmeverluste auf. Der zweite
Dampfzusatz erfolgt am Ende der Aufbereitung, also z. B. in einem sogenannten Maukmischer
mit einer Temperatursteigerung auf 50° C. Der letzte Dampfzusatz erfolgt in der
Formmaschine 15 selbst. Da fast alle Tone durch Heißaufbereitung bei 70° C plastisch
werden, so wird die Vakuumkammer' 16
nicht unter Vakuum gesetzt, sondern unter
Nied druckdampf. Die Tonteilchen durchfallen daher den dampfgefüllten Raum. Mit
einem normalen Halbautomaten werden die Formlinge geschnitten und durch an sich
bekannte Fördereinrichtungen direkt bis über den Brennkanal gefördert. Hier können
sie von Hand, aber auch maschinell gesetzt werden. Die Formmaschine 15 mit Abschneiden
und Förden einrichtungen sind drehbar auf einer gemeinsamen Drehbrücke 19 montiert,
deren Drehpunkt im Mittelpunkt der Anlage liegt. Jedesmal, wenn ein Blatt gesetzt
wird, wird die Drehbrücke weitergeschwenkt, so daß die Setzer immer unter günstigsten
Bedingungen arbeiten. Die Steine sind stets griffbereit, es tritt keine Hitze- oder
Staubbelästigung auf. Die gebrannte Ware wird direkt auf der Laderampe 25 abgmetzt.
Auf diese Weise bildet die Laderampe 25 einen Produktionspuffer zwischen dreischichtigem
Trock nungs-Brennbetrieb und einschichtigem Formbetrieb. Die Formmaschine 15 muß
in diesem Fall jeweils den während der Nacht frei gewordenen Kreisen,-, wieder füllen.
Der Brennvorgang erfolgt wie bei den bekannten Ringöfen. Die Rohlinge werden auf
der Ofensohle aufgesetzt, und das Feuer läuft kontinuierlich im Kreis herum, wobei
die Decke 9 mit der Brenngeschwindigkeit fortbewegt wird. Die Feuerungsanlage steht
fest auf der Decke 9, so daß keinerlei Bedienungsarbeit entsteht.
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Ein wesentlicher Vorteil ergibt sich dabei darrt den Umstand, daß
stets dasselbe Teil der Decke 9 über der jeweiligen Feuerungszone steht, so daß
die Decke selbst keinerlei thermischen Wechselbeanspruchungen ausgesetzt ist.
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Zur Dichtung sind an sich bekannte Sandrinnen bzw. Sandschürzen 26
und 27 vorgesehen.
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Das in der Arbeitszone 10 gesetzte Material wird beim Fortschreiten
der Decke 9 von dieser über und gelangt in die Trocknungszone 28. In dieser
verbleibt sie ungefähr 40 bis 45 Stunden. Die Trocknung erfolgt dabei durch Heißluft,
die zunächst am Ende der Kühlzone mittels eines Ventilators, Exkmtstors od. dgl.
eingesaugt und in Heißluftkanälen 30,
die in der Decke angeordnet sind, über
die Heiz- und Glockenzone hinweggeführt werden und am Ende
der Glockenzone
die Heißluft in die Trockenzone wieder einführen.
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In einer anschließenden Glockenzone 29 beginnt der eigentliche Brennvorgang.
An diese Glockenzone, in der das Material für etwa 20 bis 24 Stunden verweilt, schließt
sich die Feuerzone 31 an. An einem bestimmten Querschnitt des Ofens bleibt die Feuerzone
zwischen 15 und 20 Stunden. Diese Zeit reicht für eine einwandfreie Brennung des
Materials vollständig aus. Der letzte Abschnitt 32 der beweglichen Decke bildet
den Brennkammerabschnitt für die Kühlzone. Das gebrannte Material wird in dieser
Zone so weit abgekühlt, daß es am Ende, d. h. am Beginn der Arbeitszone 10 den Ofen
so weit gekühlt verläßt, daß ein Ausbringen ohne Schwierigkeiten möglich ist, wobei
die Arbeitsbedingungen für die Setzer gegenüber dem bisher bekannten Ringofen wesentlich
günstiger sind, da eine Hitzebelästigung vollständig entfällt.
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Die in die Heißluftkanäle 30 eingesaugte Frischluft wird beim
Überstreichen der Heiz- und Glockenzone stark erhitzt, so daß sie in der Trockenzone
28 das Material trocknen kann. Bei der Trocknung reichert sich die Heißluft mit
Feuchtigkeit an. Diese feuchte Warmluft wird in den.Wrasenkanal 14 abgesaugt.
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Die Verbrennungsluft wird ebenfalls am Ende der Kühlzone durch Exhaustoren,
Ventilatoren od. dgl. eingesaugt und beim überstreichen der zu kühlenden Ware so
weit erwärmt, daß sie mit der günstigsten Temperatur in die Feuerungszone eintritt
und das Feuer aufrechterhält. Die Rauchgase werden spätestens bis am Ende der Glockenzone
in den Rauchgaskana113 abgesaugt. Die reine Heißluft wird vor der Brennzone in Heizkanäle
30 gesaugt und, wie oben erläutert. beim überstreichen der Heiz- bzw. Glockenzone
erwärmt und anschließend in die Trockenzone eingeleitet, wobei das dort gelagerte
Material ausreichend vorgetrocknet wird.
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Der Antrieb der Formmaschine 15 mit der Drehbrücke 19 und/oder der
Decke 9 erfolgt durch nicht dargestellte, vorzugsweise ortsfeste Motoren, die beispielsweise
90° gegeneinander versetzt am Umfang des Ringofens angeordnet sein können.
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In F i g. 3 ist im Querschnitt die erfindungsgemäße Hängedecke in
vergrößertem Maßstab dargestellt. Auf der Ofenwand 3 des Ofenkanals sind ortsfeste
Rollen 46 gelagert, auf welchen Schienen 47 laufen, die mit dem Querträger 33 verbunden
sind. Derartige Querträger 33 sind in entsprechenden Abständen über die ganze Länge
der Decke 9 verteilt. An diesen Querträgern 33 sind an schmiedeeisernen Haken 34
Gußanker 35 befestigt. Diese Gußanker sind vorzugsweise mit T-förmigem Querschnitt
versehen und bestehen aus kürzeren Schienenabschnitten. Die Gußanker 35 sind in
Hängesteinen 36 in an sich bekannter Art verankert. Zwischen je zwei Hängesteinen
36 sind Brückensteine 37 eingefügt. Die Verbindung zwischen den Brückensteinen 37
und den Hängesteinen 36 erfolgt an der waagerechten Grenzfläche 38 durch einen geeigneten
Mörtel. Zwischen den horizontalen Flächen sind Dehnungsfugen 39 frei gelassen, die
sich in der Heizzone gänzlich schließen. Die Höhe der Brückensteine 37 ist geringer
gewählt als die der Hängesteine 36. Dadurch bietet sich die Möglichkeit, auf den
Brückensteinen 37 die Heißluftkanäle 30 anzubringen, ohne daß die Gesamtdicke der
Hängedecke 9 vergrößert wird. An der Oberseite ist. die Steinanordnung mit einem
Isoliermaterial 40 umchlosaep, das auch die Verbindung zwischen den Gufßank=35 und
den vorzugsweise aus Schmiedeeisen gefertigten Haken 34 bedeckt. Au der rechten
Seite ist ei= an sich bekannte Dichtung dargestellt, die aus einem U-förmigem Eisen
41 besteht, dessen äußerer Bügel 42 entsprechend verlängert ist und in eine Sandrinne
43 taucht. Die Verbindung zwischen dem. U-Eisen 41 und dem Träger 33 kann. in an.
sich beliebiger Art erfolgen und ist in der Zeicbaung @ durch Winkelstücke 44 und
44' sowie einem Träger 45 dargestellt. In der Sandrinne 43 kann, wie iua der F.i
g. 3 dargestellt ist, vorteilhafterweise noch ein- Wasserrohr 46 gelagert
sein, so daß das darin befindliche Wasser durch den umgebenden Sand erwärmt wird
und bei der Herstellung der Ziegel Verwendung finden kann.
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Während bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 die Hängedecke mit
Rollen versehen ist und auf Schienen läuft, unterscheidet sich die Ausbildung nach
F i g. 3 dadurch, daß die Schienen an der Deckenkonstruktion befestigt sind und
auf feststehenden Rollen gleiten.
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Durch die besondere Ausbildung der Hängedecke und die Anordnung der
einzelnen Zonen ist es nach der Erfindung möglich, auch den Trocknungsvorgang, der
bisher stets außerhalb des Brennofens vorgenommen werden mußte, in den Brennofen
selbst zu verlegen, wobei die besondere Führung der Heißgase besonders vorteilhaft
zur Wirkung kommt.
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Die erfindungsgemäße Anordnung der Heißgaskanäle in der Deckenkonstruktion
selbst ergibt eine sowohl herstellungsmäßig als auch betriebstechnisch und besonders
wärmewirtschaftlich vorteilhafte Anordnung.
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Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel
beschränkt und insbesondere auch nicht auf die dabei angeführten Zeitangaben. Auch
kann das Verhältnis der Länge der einzelnen Zonen untereinander je nach der Empfindlichkeit
des verwendeten Rohmaterials abweichend gewählt werden.