DE1533987B2 - Ofen zur waermebehandlung von insbesondere metallischem gut - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ofen zur Wärmebehandlung von insbesondere metallischem Gut, über dessen Länge eine Vielzahl von Brennern verteilt ist. die aus mit Regclvcntilcn versehenen Zufuhrleitungen für den insbesondere gasförmigen Brennstoff und für die Verbrennungsluft gespeist werden, wobei die Brennstoff- und Verbrennungsluftzufuhr zu den Brennern entsprechend den im Ofenraum durch Temperaturfühler ermittelten Temperaturen durch Öffnen oder Schließen von Verschliißorganen steuerbar ist. die Öffnungs- und Schließzeilcn von weniger als einer Sekunde haben.

Bei Industrieöfen ist es bekann', die Ofenatmosphäre durch den Impuls der aus den Brennern austretenden Verbrennungsgase umzuwälzen. Mit der Umwälzung der Verbrennungsgase bezweckt man eine gleichmäßige Temperatur im gesamten Ofenraum. Bei alten Öfen mit Schamottesteinausmauerung kam der Umwälzung jedoch keine große Bedeutung zu, da bereits durch die große Wärmespeicherfähigkeit der Schamottesteinausmauerung eine gleichmäßige Temperatur im gesamten Ofenraum in zufriedenstellender Weise erreicht wurde. Bei modernen Industrieöfen aber, die zum schnelleren Aufheizen mit Fcucrlciclitbausteinen ausgekleidet sind, ist eine gute Umwälzung der Ofenatmosphäre für eine gleichmäßige Temperaturverteilung im gesamten Ofenraum von entscheidender Bedeutung, da die Feuerleichtbausteine wegen ihrer geringen Wärmespeicherfähigkeit kaum dazu beitragen können, eine gleichmäßige Temperatur im gesamten Ofenraum herzustellen. Die für die Umwälzung günstigsten Austrittsgtichwindigkeiten der Verbrennungsgase hängen von den geometrischen Verhältnissen und der Größe des Ofens ab.

ίο Um z. B. beim Aufheizen eines Ofens einen bestimmten Temperaturanstieg in einer vorgegebenen Zeit zu erhalten, hat man in der Vergangenheit die Austrittsgeschwindigkeiten der Verbrennungsgase mehr oder weniger stark gedrosselt. In entsprechender Weise

wurden die Brenner, nachdem der Ofen auf eine gewünschte Temperatur aufgeheizt worden war, mit verminderter Austrittsgeschwindigkeit der Verbrennungsgase betrieben. Da bei einer derartigen Regelung der Temperatur die Brenner nicht mit den für die Umwälzung der Ofenatmosphäre günstigsten Austrittsgeschwindigkeiten der Verbrennungsgase betrieben wurden, stellten sich in dem Ofenraum starke Temperaturunterschiede ein.

Um eine ungleichmäßige Aufheizung des Ofens zu vermeiden, ist es bekannt, die Brenner bei großer und mittlerer Brennleistung kontinuierlich, bei kleiner Brennleistung aber diskontinuierlich zu betreiben (österreichische Patentschrift 221 205). Abgesehen davon, daß im kontinuierlichen Betrieb die Brenner nicht auf optimale Umwälzung der Ofenatmosphäre eingestellt werden können, ist beim diskontinuierlichen Betrieb von Nachteil, daß unmittelbar nach Öffnen der Verschlußorgane die Flamme weit in den Ofen hineingetrieben wird und danach stark zurückweicht, bevor sie ihren normalen Betriebszustand erreicht, so daß die Gefahr bestel,'., daß das zu erwärmende Gut unmittelbar nach dem öffnen des Verschlußorgans direkt von der Brenncrflamme berührt wird und danach für eine gewisse Zeit die Austrittsgeschwindigkeit der Verbrennungsgase zu gering ist. um die Ofenatmosphäre optimal umzuwälzen und damit eine optimale Temperaturvergleichmäßigung des zu erwärmenden Gutes zu bewirken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das ungleichmäßige Brennen der Flamme unmittelbar nach dem Öffnen der Brennstoff- und Brennluftzufuhr zu den Brennern zu verhindern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß von der Zuführleitung für den Brennstoff nahe vor dem Verschlußorgan des Brenners eine über einen Verdichter zu der Zuführleitung zurückführende Abzweigleitung ausgeht, die bei Brennstoffzufuhr zu dem Brenner verschlossen ist und bei gesperrter Brennstoffzufuhr zu dem Brenner derart geöffnet ist, daß durch sie in der Zeiteinheit die gleiche Brennstoffmenge zurückfließt, die bei Brennstoffzufuhr zu dem Brenner zu diesem strömt, und daß von der Zuführleitung für die Verbrennungsluft nahe vor dem Verschlußorgan des Brenners eine Abzweigleitung ausgeht, die bei Brennluftzufuhr zu dem Brenner verschlossen und bei gesperrter Brennluftzufuhr zu dem Brenner derart geöffnet ist, daß durch sie in der Zeiteinheit die gleiche Menge Brennluft abströmt, die bei Brennluftzufuhr zu dem Brenner zu diesem strömt.

Vorzugsweise führt die Abzweigleitung für die Verbrennungsluft in die Atmosphäre.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß das ungleichmäßige Brennen der Flamme unmittelbar

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nach dem öffnen der Verschlußorgane für die Brenn- schließen und die Leitungen 11, U zu dem Verdich-

stoff- und Brennluftzufuhr zu den Brennern auf einen ter 16 oder in die Atmosphäre freigeoen und in "yer

Druckstau und Druckabbau in den Zufuhrleitungen zweiten Stellung den Weg zu den Brennern- ireige-

zurückzuführen ist. Bei der erfindungsgemäßen Maß- ben und den Weg in die Atmosphäre und zu eiern

nähme für die Umschaltung der Zufuhr der Verbren- 5 Verdichter verschließen.

nungsteilnehmer von den Brennern auf die Abzweig- Der Druck des Verbrennungsgases und der Verleitungen und umgekehrt bleibt der Strömungszu- brennungsluft wird auf einen solchen Wert eingestand in den Zufuhrleitungen erhalten, so daß es zu stellt, daß sich eine Austrittsgeschwindigkeit der Verkeinem Druckstau oder Druckabbau und damit zu brennungsteilnehmer aus dem Brenner 2 ergibt, die Austrittsgeschwindigkeiten der Verbrennungsgase io eine optimale Gasumwälzung im Ofen hervorruft, kommen kann, die für eine gleichmäßige Erwärmung z. B. auf 400 mm WS unmittelbar vor dem Brenner... des Ofeneinsatzes ungünstig sind und die Ofenatmo- Die Verbrennungsgas-Umwälzung bewirkt eine grolle sphäre nicht optimal umwälzen. Temperaturgleichmäßigkeit über die räumliche Aus-Es ist zwar eine Vorrichtung zum intermittierenden dehnung des Ofeneinsatzes, da zur Regelung der Hinspritzen von Brennstoff bekannt, bei der nicht 15 Temperatur die Brenner 2 entsprechend den mit den verbrauchter Brennstoff, der zum Antrieb der Ein- Thermoelementen gemessenen Temperaturen im spritzvorrichtung verwendet wird, über eine Ringlei- Ofenraum nicht gedrosselt, sondern ein- und ausgetung zurückgeführt wird. Diese Vorrichtung behan- schaltet werden. Infolgedessen wird während der ge-(IeIt nicht das Problem der Temperaturvergleichmäßi- samten Brenndauer der Brenner 2 das Gas im Ofen £unü in einen Ofen, insbesondere nicht eine unter- 20 durch den maximalen Impuls ckr aus den Brennern «,chiedlich stark brennende Flamme im inti-rmittieren- austretenden Gase optimal umgewälzt. i!en Betrieb. Die mit Reglern versehenen Thermoelemente kön-Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer neu an beliebigen Stellen des Ofenraumes angeordnet Zeichnung, die einen nach dem erfindungsgemäßen und :.!ie Brenner 2 können den Thermoelementen in Verfahren betriebenen Industrieofen zeiat. näher er- 25 beliebicer Weise zugeordnet werden, etwa so, daß für lauten. " verschiedene Abschnitte des Ofeneinsatzes, z. B. Bei dem schematisch dargestellten Ausschnitt des eines Behälters mit verschiedenen Durchmessern und Ofens sitzt in einer Ofenwand 1 eine Vielzahl von Wandstärken auf seiner Länge, jeweils ein Thermo-Brennern. die in waagerechter Reihe über die beiden element mit einem Regler vorgesehen wird und die in Läneswände des Ofens verteilt sind und von dene.: 30 den betreffenden Ofenzonen liegenden Brenner 2 nur ein Brenner 2 in den gezeigten Ausschnitt fällt. daran angeschlossen werden. Dabei kann man zwi-Für alle Brenner 2 gemeinsam sind eine Brenngas- sehen einem Regler und dem zugehörigen Brenner 2 Speiseleitung 3 mit einem Druckregler 4 und eine eine Auswahleinrichtung schalten, die bei Impulsgabe Verbrennungsluft-Speiseleitung 5 mit einem weiteren des Reglers Gruppen von Brennern 2 abwechselnd in DruckrecleMS vorhanden. Von der Brenngas-Speise- 35 Betrieb setzt, z. B. einmal jeden ersten, dritten, fünfleitun»3" und der Verbrennungsluft-Speiseleitung 5 ten usw. und das nächste Mal jeden zweiten, vierten, führen eine Brenngaszufuhrleitung 7 und eine Ver- sechsten usw. Die Beheizung kann so erfolgen, daß brennunesluflzufuhrleitunc 8 zu dem Brenner 2. In die Brenner 2 immer nur wenige Sekunden in Betrieb der Brennsiaszufuhrleitung 7 sitzt ein Verschlußor- sind. Jede beliebige Wärmeenergiezufuhr läßt sich can 9, und in der Verbrcnnungsluftzufuhrleitung 8 40 durch das Verhältnis von Einschaltzeit zur Ausschaltsitzi ein Verschlußorgan 10, die im Bruchteil einer zeit einstellen.

Sekunde magnetisch öffnen und schließen können. Beim Ausschalten eines Brenners Z, d. h. beim

Von der "Brenimaszufuhrleitung 7 und der Ver- Schließen der Verschlußorgane 9 und 10 der Brenn-

brennuimsluftzufuhrlcitune 8 gehen, in Strömlings- gas- und der Vcrbrennungsluftzufuhrlcitung 7 und 8.

richtunc"aeschen, unmitte"lbar"vor den Verschlußor- 45 öffnen zugleich die Verschlußorganc 13 und 14 der

<-anen ¹J und 10 Abzwcieleitungcn 11 und 12 ab, die Abzweigungen 11 und 12 und die bisher in den Bren-

durch weitere Verschlußorganc 13 und 14 der glei- _ner 2 fließenden Ströme von Brenngas und Vcrbrcn-

chen Art wie die Verschkißorcanc 9 und 10 ver- nuimsluft werden umgelenkt in die Abzweigleitungen

schließbar sind. Die Abzweigleitung 11 von der 11 und 12. Dadurch gelangt der Brenngasstrom in die

Breiin<:asziifuhrlcitung7 ist mit einer Brenngasrück- 50 Brenngasrückleitiing 15 und wird durch den Verdich-

leitun»" 15 verbunden."die über einen Verdichter 16 in tei 16 aus dieser zurück in die Brenngas-Spciselei-

die Brenimas-Speiscleitimg 3 zurückführt und an die tung 3 gedrückt, während der Vcrbrcnniingsluftstrom

alle Ahzwciüleituneen 1l"für die Brenngase in glei- in die Atmosphäre entweicht. Die Abzweigleitungen

eher Weise geschlossen sind. Die Abzweigleitung 11 und 12 sind so ausgebildet, daß die in der Zcitcin-

12 für die Verbrennungsluft mündet in die Atmo- 55 licit durch sie fließenden Mengen an Brenngas und

_Spl,:_ire " Verbrcnnungs'Mft deich denjenigen Mengen sind, die

Die'verschlußorganc 9, H). 13 und 14 sind mit bei der umgekehrten Vcrschlußorgancinstcilung

einer solchen Steuerung versehen, daß die Verschluß- durch den Brenner 2 fließen.

organe 13 und 14 der Abzweigleitungen 11 und 12 Der Strömungszustand in der Brenngas- und Vcr-

bcim öffnen der Verschlußorgane 9 und 10 der Bren- 60 brennungsluftzuleitung 7, 8 bleibt immer konstant

ner 2 schließen, und umgekehrt. und damit auch das vorgegebene Brenngas·

Die Vcrschlußcrcane"9 und 13 für das Brenncas Luft-Verhältnis, so d?.ß trotz der Schnelligkeit, mit

und die Verschlußorgane 10 und 14 für die Verbren- der die Verschlußorgane 9, 10 öffnen, die Flamme

nungsluft können daher jeweils zu Zweiwege-Venti- von Anfang an mit ihrer Sollstärke brennt. Bei einer

lcn zusammengefaßt sein. Die Zweiwege-Ventile sind 65 Anlage ohne Abzweigleitungen baut sich dagegen vor

in der Zeichnung durch gestrichelt eingezeichnete den Verschlußorganen des Brenners 2 in den Zulei-

Klappen 17 und 18 dargestellt, die in ihrer ersten Hingen zum Brenner 2 ein statischer Druck auf, so

Stellung die Leitungen 7, 8 zu dem Brenner 2 ver- daß nach plötzlichem öffnen der Verschlußorgane

zunächst ein Gasstoß aus dem Brenner 2 tritt, auf den kurzzeitig eine starke Verminderung der Airtrittsgeschwindigkeit folgt. Das führt zu Ziindschwierigkeitcn. Abweichungen vom vorgesehenen Gas-I.uft-Verhältnis und zum Auftreffen einer Stoßflamme auf den Ofeneinsatz, was für eine gleichmäßige Erhitzung des Ofeneinsatzes von erheblichem Nachteil ist. Nach dem erfindunesgemäßen Verfahren werden diese Nachteile vermieden.

In dem erfindungsgemäßen Ofen kann auch bei niedrigem Energiebedarf, z. B. bei niedrigen Temperaturen oder bei hoher Wärmeisolierung der Ofenwände die optimale Austrittsgeschwindigkeit der Ver brennungsgase aus den Brennern beibehalten und damit eine hohe Temperaturgleichmäßigkeit gewahrt werden.

Hs ist möglich, den auf Didtemperatur gebrachten 5 Ofeneinsatz an jeder Stelle auf einer Temperatur zu halten, die praktisch nicht von der vorgesehenen Findtemperatur abweicht.

Wird in diskontinuierlichem Betrieb des Ofens ein Ofeneinsatz mit einer Aufheizgeschwindigkeit von ίο 50° C/h auf 900° C gebracht, so ist bis zum Erreichen der genannten Temperaturgleichmäßigkeit im Ofeneinsatz nicht mehr als eine Minute Haltezeit pro Millimeter Wandstärke des Wärmgutes notwendig.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Ofen zur Wärmebehandlung von insbesondere metallischem Gut, über dessen Länge eine Vielzahl von Brennern verteilt ist, die aus mit Regelventilen versehenen Zufuhrleitungen für den insbesondere gasförmigen Brennstoff und für die Verbrennungsluft gespeist werden, wobei die Brennstoff- und Verbrennungsluftzufuhr zu den Brennern entsprechend den im Ofenraum durch Temperaturfühler ermittelten Temperaturen durch öffnen oder Schließen von Verschlußorganen steuerbar ist, die öffnungs- und Schließzeiten von weniger als einer Sekunde haben, dadurch gekennzeichnet, daß von der Zufuhrleitung (7) für den Brennstoff nahe vor dem Verschlußorgan (9) de;. Brenners (2) eine über einen Verdichter (16) zu der Zufuhrleitung (7) zurückführende Abzweigleitung (II) ausgeht, die bei Brennstoffzufuhr zu dem Brenner (2) verschlossen ist und bei gesperrter Brennstoffzufuhr zu dem Brenner (2) derart geöffnet ist, daß durch sie in der Zeiteinheit die gleiche Brennstoffmenge zurückfließt, die bei Brennstoffzufuhr zu dem Brenner (2) zu diesem strömt, und daß von der Zufuhrleitung (8) für die Verbrennungsluft nahe vor dem Verschlußorgan (10) d°s Brenners (2) eine Abzweigleitung (12) ausgeht, die bei Brennluftzufuhr zu dem Brenner (2) verschlossen jnd bei gesperrter Brennluftzufuhr ?.u der.i Brenner derart geöffnet ist, daß durch sie in der Zciuinheit die gleiche Menge Brennluft abströmt, die bei Brennluftzufuhr zu dem Brenner (2) zu diesem strömt.

2. Ofen nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Abzweigleitung (12) für die Verbrennungsluft in die Atmosphäre führt.