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Ofen zur ortsfesten Temperaturbehandlung keramischer oder metallischer
Körper Die Erfindung betrifft einen Ofen zur ortsfesten Temperaturbehandlung keramischer
oder metallischer Formkörper, der einerseits einen Generator zur Erzeugung von Heizgasen
mäßiger Hitze, die quer zu den senkrechten Reihen der an zwei gegenüberstehenden
Wandungen gegenseitig versetzt angeordneten Düsen durch ein Gebläse in den Ofen
gepreßt und zur Rückführung in den Generator in Richtung der Ofenachse abgesaugt
werden, und andererseits senkrechte Reihen von an zwei gegenüberliegenden Wandungen
gegenseitig versetzt angeordneten Brennern enthält.
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Man kennt einen Ofen dieser Art für das Trocknen und Brennen von keramischen
Formkörpern, in denen jede senkrechte Düsenreihe in einer der Wände einer senkrechten
Brennerreihe in der gegenüberliegenden Wand gegenübersteht, wobei in irgendeiner
Wand die senkrechten Düsenreihen mit senkrechten Brennerreihen abwechseln.
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Ein solcher Ofen wurde zum Trocknen und Brennen von keramischen Produkten
vorgeschlagen, die auf übereinanderliegenden Platten im Ofen fest angeordnet sind.
Während der Trocknungsperiode und zu Anfang der Brennperiode drückt das Gebläse
das Heizgas, dessen Temperatur durch einen Brenner in dem genannten Generator in
Abhängigkeit von dem laufenden Betrieb geregelt wird, mit einer Geschwindigkeit
in die senkrechten Düsenreihen, die für die Mitnahme der Ofenatmosphäre durch die
Luftwirbel an der senkrechten Achse zwischen den genannten Platten ausreicht. Die
geformten auf diesen Platten ruhenden keramischen Produkte werden durch Konvektion
der Gase, die mit großer Geschwindigkeit ihre Berührungsfläche umströmen, gleichmäßig
erhitzt. Diese Geschwindigkeit kann durch das Gehäuse sogar erhöht werden, wenn
die Leistung des Brenners, der die Luft in dem Generator erhitzt, noch gedrosselt
ist.
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Die in senkrechten Reihen angeordneten Brenner werden nur in Betrieb
gesetzt, wenn man nicht mehr fürchten muß, daß sie infolge einer noch ungenügenden
Leistung lokale überhitzungen hervorrufen, so daß eine geeignete verwirbelte Umwälzung
der Gasphase, die mit den für den Brennvorgang zubereiteten Produktion in Berührung
steht, gewährleistet ist.
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Infolge der für die senkrechten Düsen- und Brennerreihen angenommenen
Anordnung kann man die Brenner nur bei stillstehendem Gebläse in Gang setzen, denn
die durch sie erzeugten Wirbelströme an der senkrechten Achse drehen sich umgekehrt
wie jene, die durch die von den Düsen ausgehenden Gasstrahlen hervorgerufen werden.
Dadurch ergibt sich ein gewisser Zeitraum, in denn die Brennprodukte durch die Heizgase,
die mit großer Geschwindigkeit an ihrer Kontaktfläche umgewälzt werden, nicht gleichmäßig
erhitzt werden.
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Die vorliegende Erfindung hat die Entwicklung eines Ofens zur Aufgabe,
der das Trocknen und Brennen der geformten keramischen Produkte gestattet, ohne
däß diese einer schnellen Änderung der. Bedingungen, unter denen sie erhitzt werden,
unterworfen werden.
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Der erfindungsgemäße Ofen ist dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen
zum Einpressen der Heizgase mit den Brennern in den gleichen senkrechten Reihen
abwechseln.
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Infolge der Abwechslung der Düsen und Brenner in jeder senkrechten
Reihe haben die durch die Brenner erzeugten Wirbelströme den gleichen Drehsinn wie
jene, die durch die Düsen derselben Reihe erzeugt werden.
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Daher kann man diese Brenner selbst bei geringfügiger Leistung bei
laufendem Gebläse in Gang setzen, ohne daß eine Heizgassäule an dieser Reihe aufsteigt.
Man kann dann die Brennerleistung fortlaufend steigern und braucht den Ventilator
erst anzuhalten, wenn dieser nicht mehr ohne Gefahr der relativ hohen Temperatur
der durch ihn in Bewegung gesetzten Gase unterworfen werden kann. In diesem Augenblick
reicht die Brennerleistung aus, um die
Gasphase des Ofens in eine
Wirbelbewegung großer Geschwindigkeit unter Berührung der Brennprodukte mitzunehmen.
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Wenn die zu trocknenden und brennenden keramischen Produkte infolge
ihrer stofflichen Zusammensetzung, ihrer Wandstärke oder der Unterschiede ihrer
Wandstärken von, einem Teil zu anderen eine -Befeuchtung der Heizgase, die durch
das Gebläse mit ihnen in Kontakt gebracht werden,. erfordern, kann man die Feuchtigkeit
durch eine Befeuchtungsanlage in dem durch die Gasströmung geschlossenen Kreis einstellen.
Man kann ebenfalls die Abkühlung der keramischen Produkte nach ihrem Brand dadurch
beschleunigen, daß man die Gebläse laufen läßt, ohne die Brenner des Heizgasgenerators
des Ofens in Betrieb zu haben. Dabei ist Bedingung, daß eine Leitung mit einem Regelverschluß
vorgesehen wurde, welche die Verbindung. einerseits mit der Gasleitung zwischen
ihrem Ausgang außerhalb des Ofens und dem Ventilator und andererseits mit der Atmosphäre
herstellt, während -eine -andere Leitung, die ebenfalls mit einem Regelverschluß
versehen ist, die Verbindung zwischen der Druckleitung des Ventilators und der Atmosphäre
herstellt.
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Wenn der Ofen zur Abkühlung von Stücken aus Eisenmetall, insbesondere
aus Gußeisen, verwendet wird, besteht er aus einem Gebläse, das ein nichtoxydierendes
Gas umwälzt und in Berührung mit diesen Stücken bringt, und aus Vorrichtungen, die
nichtoxydierendes Gas in den durch das Gebläse umgewälzten Gasstrom einführen. Erfindungsgemäß
wird dann außerhalb des Ofens in der Leitung der durch das Gebläse umgewälzten Gase
ein Wärmeäustauscher angeordnet; in dem die Gase durch eine von ihnen getrennte
Flüssigkeit gekühlt werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei an Hand der Zeichnung erläutert.
Darin zeigt F i g. 1 einen senkrechten Schnitt nach der Linie I-I der F i g. 2 durch
einen Ofen für den ortsfesten Brand keramischer Produkte, F i g. 2 einen horizontalen
Schnitt nach der Linie I1-II der F i g.1.
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In diesen verschiedenen Figuren bezeichnen die gleichen Bezugszeichen
identische Teile.
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Der in den F i g. 1 und 2 dargestellte Ofen besteht aus einem Heizgasgenerator
1 mit einem Brenner 2, der durch eine Leitung 3 eine brennbare Gasmischung geeigneter
Zusammensetzung erhält. Die durch Verbrennung entstehenden Heizgase werden gegebenenfalls
mit anderen Gasen gemischt, die schon den Ofen durchströmt haben und die ihnen auf
eine weiter unten erläuterte Weise durch eine Leitung 4 zugeführt werden, und durch
ein Gebläse 5 in eine Leitung 6 gedrückt, die an zwei senkrechte Düsenreihen 7 und
8 angeschlossen ist. Diese Reihen liegen in zwei senkrechten, gegenüberstehenden
Wandungen 9 und 10 des Ofens, jedoch an Stellen dieser Wandungen, die sich,
wie man aus einer Betrachtung der Schnittlinie I-I der F i g. 2 erkennen kann, gegenseitig
nicht gegenüberliegen.
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Die Gasstrahlen verlassen mit großer Geschwin= digkeit die so angeordneten
Düsen 7 und 8 und versetzen die Gasphase des Ofens in eine Wirbelbewegung, die eine
senkrechte Achse aufweist und durch die Pfeile X der F i g. 2 schematisch dargestellt
ist.
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In. der F i g. 1 sieht man, daß die Düsen 7 oder 8 in jeder senkrechten
Reihe mit Brennern abwechseln,. die mit 11 bzw. 12 bezeichnet sind. Diese werden
mit einer brennbaren Gasmischung geeigneter Zusammensetzung über eine Leitung 13
versorgt, die gleichzeitig mit der Leitung 3 in Verbindung steht, die den Brenner
2 beliefert. Die Menge der in die Brenner 11 und 12 eingelassenen brennbaren Gasmischung
kann für jeden Brenner einzeln geregelt werden.
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Die dargestellten Brenner 11 und 12 sind von der Art, die unter dem
Namen Stoßbrenner bekannt ist, und bestehen aus einer ausreichend großen Brennkammer,
damit die Verbrennung dort vollständig ablaufen kann. Die Mündung dieser Kammer
hat darüber hinaus einen geringen Querschnitt, so daß die durch sie austretenden
sehr heißen Gasstrahlen beim Eindringen in den Ofen eine sehr große Geschwindigkeit
haben, wodurch das Ingangbringen einer Drehung der ganzen Ofenatmosphäre in einer
Wirbelbewegung mit senkrechter Achse, die ebenfalls durch die Pfeile X der F i g.
2 schematisch dargestellt ist, stark begünstigt ist.
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Die in dem Ofen zirkulierenden Gase werden am oberen Teil des Ofens
in Richtung der Wirbelachse in einen Kamin 14 gesaugt, mit dem die Ansaugleitung
4 des Gebläses in Verbindung steht. Ein Schieber 15 gestattet es, die direkte Verbindung
des Ofens mit der Atmosphäre abzusperren. Die Leitung 4 ist mit einem Regelverschluß
16 versehen. Eine mit einem Regelverschluß 18 ausgestattete Leitung 17 ermöglicht
es, in den Gaskreislauf zwischen dem Ofenausgang und dem Gebläse 5 frische Luft
zuzuführen. Eine andere Leitung 19, die ebenfalls mit einem Regelverschluß 20 versehen
ist, verbindet die Druckleitung 6 des Gebläses mit der Atmosphäre. Diese letzte
Leitung gestattet es auch, eine Gasmenge in die Atmosphäre entweichen zu lassen,
die dem Gasüberschuß gleich ist, der beim Aufheizen des Gaskreislaufs durch die
Brenner 2,11 und 12 zugeführt wurde.
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Eine durch eine Leitung 22 gespeiste Befeuchtungsanlage 21 kann betätigt
werden, wenn man fürchtet, daß die Heizgase während der Trocknungsperiode der Produkte
die Bildung einer Kruste hervorrufen könnten, die die Verdampfung des Wassers behindert
und zur Rißbildung führt.
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Wenn der Ofen der F i g. 1 und 2 zur Abkühlung von Gußeisenteilen
in nichtoxydierender Atmosphäre benutzt wird, wälzt man die nichtoxydierenden Kühlgase
in dem Ofen durch das Gebläse 5 um. Zur Erniedrigung der Temperatur dieser Gase
läßt man sie durch einen außerhalb des Ofens angeordneten Wärmeaustauscher 26 strömen.
Dieser Austauscher enthält eine Rohrschlange 27, die von Wasser durchströmt und
außen durch die nichtoxydierenden Gase bestrichen wird. Bei diesem Ofenbetrieb muß
der Schieber 15 und der Regelverschluß 18 geschlossen sein, während der Regelverschluß
16 offen ist.
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Die nichtoxydierenden Gase können durch eine nicht dargestellte Leitung
unter Druck in den Ofen eingeleitet werden. Sie können aber auch dadurch in den
Ofen gebracht werden, daß man den Brenner 2 reduzierend betreibt.