DE1583337A1

DE1583337A1 - Brennerkonstruktionen fuer Tiefoefen und Verfahren zum Betreiben derselben

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Publication number: DE1583337A1
Application number: DE19671583337
Authority: DE
Inventors: Hovis James E; Hoffmann Rolland L
Original assignee: Bloom Engineering Co Inc
Current assignee: Bloom Engineering Co Inc
Priority date: 1966-08-08
Filing date: 1967-07-31
Publication date: 1970-10-15
Also published as: GB1187445A; US3418062A; NL6710591A; BE702070A; LU54212A1

Description

Bloom Engineering Company» Inc<

Pittsburgh, Pennsylvania, V. St. A.

Brennerkonstruktionen für Tieföfen und Verfahren zum

Betreiben derselben

Die Erfindung betrifft Brennerkonstruktionen, die für Tief-

j
öfen o.dgl. geeignet sind und Verfahren zum Betreiben von

Tiefofen.

Tiefofen werden in der Stahlindustrie zum Erhitzen von Rohßtahlblöoken auf Walz- oder Schmiedetemperaturen verwendet.

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Die Vorrichtung und das Verfahren nach dieser Erfindung ist zwar nicht darauf beschränkt, wird aber anhand des Betriebs von Tieföfen zum Erhitzen von Stahlblöcken oder -Platten auf Valztemperaturen beispielsweise beschrieben.

Bei dem üblichen Betrieb eines Tiefofens werden die Stahlblökke, die für den oben erwähnten Zweck erhitzt werden «ollen, gewöhnlich im Abstand voneinander in die Ofenkammer eingebracht. Der Ofen ist mit einem abnehmbaren Deckel versehen, um das Einbringen und Entfernen der Blöcke mit geeigneten Greifern zu ermöglichen. Wenn der Tiefofen mit Blöcken beschickt worden ist, wird der Deckel auf dem Rand oder den Schienen am oberen Rand des Tiefofens aufgesetzt und ein Verbrennungssystem betrieben, um fließfähigen Brennstoff und Verbrennungsluft in den Ofen zu leiten. Üblich werden ein oder mehrere Brenner verwendet, um den Brennstoff und Verbrennungsluft mit einer relativ hohen Geschwindigkeit einzuleiten und die Tiefofenkammer mit Flammen' und heißen Verbrennungsprodukten zu füllen.

In den meisten Fällen ist der Tiefofen länglich gebaut und hat einen oder mehrere Brenner an einer Stirnwand. Es ist deshalb wichtig, daß die Brenner jederzeit und unter allen Betriebsbedingungen des Ofens die heißen Verbrennungsgase vollständig und gleichmäßig durch den Ofen sowie die Räume zwischen den Gußblöcken blasen. Ein Feuerkanal ist mit dem Tiefofen gekoppelt und ein Abzugssystem führt zu einem geeigneten Kamin.

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Die Strömung der Verbrennungsprodukte durch das Abzugssystem wird gewöhnlich von einem Schieber o.dgl. so reguliert, daß ein Überdruck in dem Ofen aufrecht erhalten wird, solange der Deckel geschlossen ist und während die Barren erhitzt werden.

Bei der üblichen Stahlfabrikation werden die Blöcke oder Barren zu den Tieföfen mit einer Temperatur, die wesentlich unter der Walztemperatur ist, geliefert, wobei sie dann in den öfen erhitzt und hierauf bei einer bestimmten Walztemperatur geglüht oder gehalten werden, die zwischen 1150 und 135O⁰G (2000 und 24 50⁰P) variieren kann. Die Blöcke werden erhitzt, ura sie auf diese Temperatur zu bringen und dann eine weitere Seitdauer ausgleichgeglüht, Uta die Temperaturunterschiede in den Blöcken auszugleichen. Eine längere oder kürzere Erhaltungsdauer k«*nn dann in Abhängigkeit von dem 3edarf an erhitsten Blöcken in der Schmiede oder Walzstraße folgen.

Sine ischierigkeit ist hierbei durch die wohlbekannte Tatsache bedingt, da3 etwa das Sechs- bis Zehnfache an Brennstoff und Luft während der Heizperiode erforderlich ist, um die 31ockte:.;peratur von der Beschickungstemperatur auf die '.'alstemperatur su erhöhen, als sie nahe dem Ende des Ausgleichglühens erforderlich ist, um den Tiefofen und die darin befindlichen Blöcke auf der bestimmten V'alztemperatur zu halten, nachdem die Blöcke auf diese Temperatur einmal gebracht wurden. Bei

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einem bestimmten Beispiel kann der Brennstoffbedarf allmählioh auf etwa 10 bis 17 i° verringert werden, nachdem der Tiefofen die Regeltemperatur und die Blöcke die Walztemperatur erreicht haben. Der Brennstoff bedarf bleibt etwa 10 bis 17 i° der maximalen Kapazität während der darauffolgenden Erhaltungsdauer.

Die maximale Heizkapazität des Tiefofens wird auf diese Weise durch den Brennstoffbedarf während des Erhitzungs- oder Ileizabschnitts des Ileizzyklus bestimmt. Daher ist es während des Ausgieichglühens außerordentlich schwierig, wenn nicht unmöglich, mit üblichen Verbrennungssystemen eine richtige Zirkulation der Verbrennungsgase durch den Kühlofen oder Tiefofen aufrecht zu erhalten, wenn der Brennstoff und die mit hoher Geschwindigkeit strömende Verbrennungsluft auf den Erhaltungsbedarf wesentlich reduziert werden·

In üblichen Brenneranordnungen für Tiefofen werden, wenn der Brennstoffbedarf,wie oben erwähnt wurde, reduziert wird, die Strömungsverhältnisse in dem Tiefofen insofern zerstört, als die Verbrennungssysteme hauptsächlich auf den Brennstoffbedarf und die Bedingungen der Heißgaszirkulation während des 2rhitzungnabschnitteo des Zyklus abgestimmt sind. Wenn deshalb bei Beginn des AuHgleichglühens der notwendige Brennstoffbedarf reduziert wird, wird die Heißgaszirkulation durch den

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Ofen verkürzt, so daß die Blöcke nahe den Brennern überhitzt werden, wenn die erforderliche Glühtemperatur im hinteren Ende des Ofens, d.h. nahe der Stirnwand des Ofens, die gegenüber der Wand liegt,- in der der Brenner und der Abzug angeordnet sind, aufrecht erhalten wird. In einigen Fällen beginnen die oberen Abschnitte der Blöcke, die sich nahe bei dem Brenner befinden, zu schmelzen. Dieses Problem wird noch größer, wenn der Tiefofen überladen oder nicht richtig beschickt ist, z.B. wenn er in unerwünschter Weise mit schräg verlaufenden Zwischenräumen beschickt ist.

Für eine konventionelle Anordnung zum Erhitzen von Tiefofen wird ein einziger großer Brenner verwendet, der so konstruiert ist, daß er wirksam als Hochdruckbrenner'während des Erhitzungsabschnitts des-Zyklus arbeitet, um eine gleichförmige Erhitzung und Temperaturverteilung über den gesamten Tiefofen und den darin befindlichen Blöcken zu ergeben. Wenn jedoch die Blöcke die erforderliche Bearbeitungstemperatur erreichen, muß dieser einzige große Brenner gedrosselt werden, so daß er nicht langer als Hochdruckbrenner arbeitet und die hffiißen Verbrennungsgase, die von diesem Brenner erzeugt werden, werden auf einem kürzeren Kreis und auf einem Weg umgelenkt, der sich näher an dem brennerseitigen Ende des Tiefofens befindet. Im Ergebnis hiervon werden die näher bei dem Brenner befindlichen Blöcke überhitzt, wenn die Blöcke,· die sich am hinteren Ende des Ofens befinden, auf der richtigen Arbeitstempe-

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ratur gehalten werden. Wenn-die Blöcke sofort aus dem Tiefofen naoh einer normalen Glühdauer unter richtigen Bes'chikkungsbedingungen entfernt werden, führt ein solches Überhitzen nicht zu besonders großen Schwierigkeiten in der Walzstraße oder dem Tiefofen selbst, die durch Schmelzen oder übergroße Zunderbildung bedingt sind. In der Praxis jedoch werden die Blöcke häufig für längere Erhaltungszeiten in dem Tiefofen gehalten, bis die Walzstraße oder andere Bearbeitungsbedingungen für die Aufnahme dieser Blöcke bereit sind. Deshalb steigt die Temperatur nahe der Brennerendwand ständig an, was zu einer Überhitzung der nahe dem Brenner befindlichen Blöcke führt, so daß die oberen Teile dieser Blöcke zu schmelzen beginnen, oder wenn die Temperatur auf die nahe bei dem Brenner befindlichen Blöcke eingestellt wird, die Blöcke weiter weg zu kalt für eine richtige Bearbeitung werden. In jedem Pail treten schwerwiegende und unerwünschte Verluste auf, die entweder durch die übermäßige Erzeugung von Zunder bei erhöhten und· verlängerten Glühtemperaturen oder durch die Notwendigkeit des Wiedererhitzene abgekühlter Blöcke bedingt sind.

Ss wurde bereits vorgeschlagen, den einzigen⁵ großen Brenner während der Glühperiode mit einer größeren Brennstoffzufuhr als der minimalen zu betreiben. Dies führt jedoch nur zu einer Ausdehnung des überhitzten Bereichs in dem Tiefofen und zu einer Vergrößerung der Wahrscheinlichkeit, daß die oberen

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Teile der näherbbei dem Brenner befindlichen Blöcke schmelzen. Es wurde ebenfalls bereits vorgeschlagen, den Brenner in dem minimalen Erhitzungszyklus mit einem größeren Prozentsatz an Verbrennungsluftüberschuß, gewöhnlich bis zu 30 $ Überschuß im Gegensatz zu dem normalerweise 10 jSigen Überschuß über den stöohiometrischen Bedarf zu betreiben. Dieses Verfahren mindert die Schwierigkeit etwas, es führt jedoch nicht zu einer gleichförmigen Erhitzung des Ofens während des Glüh- und Erhaltungsbetriebes. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß der Brennstoffbedarf steigt.

Diese Schwierigkeiten werden durch die Erfindung überwunden, derzufolge Verfahren zum Betreiben von Tiefofen und Brenneranordnungen für die Verwendung in diesen Tiefofen geschaffen werden, die während der Heizperiode einen Betrieb mit maximaler Kapazität, jedoch einen wirksamen Betrieb mit hoher Gasgeschwindigkeit bei etwa 10 bis 17 ^cr> der maximalen Ofenkapazität während der Glüh- und Erhaltungszeiten ermöglichen. Der das Erhitzen bewirkende Brennerteil der Brennerkonstruktion wird nur während des Erhitzungsabschnitts des Ofenayklus verwendet, während eine kleinere oder Hilfsbrenner-Konstruktion nur während des Ausgleichglühens und/oder des Erhaltungsabschnitts des Ofenzyklus angewandt wird.

Die Brennerkonstruktioneh sind darüber hinaus jeweils so aus-

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gebildet und rangeordnet, daß sie heiße Gase mit maximaler Geschwindigkeit entladen und eine Heizwirkung längs im wesentlichen der gesamten Länge des Tiefofens erzeugen,, um eine gleichmäßige Zirkulation der heißen Verbrennungsgas durch den Ofen während jedes Abschnitts des Ofenzyklus und bei weitgehend unterschiedlichem Brennstoffbedarf je nach Zyklusabschnitt zu erhalten. Das uniibliche Ergebnis, das durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung erhalten wird, resultiert aus der Tatsache, daß eine gleichförmige Erhitzung des Tiefofens sowohl während des Heizabschnitts als auch während des Ausgleichglühabschnitts des Betriebszyklus.erhalten wird, was bisher durch bekannte Heizanordnungen, wie oben erwähnt wurde, nicht erreicht werden konnte. ; ·

Es soll der Gewinn an Plammenenergie, die durch das erfindungsgemäße Verfahren, das noch beschrieben werden,wird, erhalten wurde, mit der starken Reduktion an. Flammenenergien verglichen werden, die bisher in üblichen Peueranordnungen für Tiefofen auftraten. Als ein Beispiel soll die Feuerung

eines Tiefofens mit einem einzigen großen Hochdruckbrenner großer Wurfweite diskutiert werden. Zum Zwecke des Vergleichs wird angenommen, daß die Brenner eine Verbrennungsluft-Geschwindigkeit von 100 m (300 Fuß) pro Sekunde haben. Wenn der Brenner von seiner Nennleistung in dem Heizabschnitt des Zyklus auf einen Brennstoffbedarf von 16 bis 17 #, wie er durch die erforderliche Wärme während des Glühabschnitts des Zyklus

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bestimmt wird, herabgedrosselt wird, wird die Verbrennungsluft einfach von 100 m pro Sekunde (500 Fuß pro Sekunde) auf 17 m pro Sekunde (50 Fuß pro Sekunde) verringert. Die kinetischen Energien der entsprechenden Flammen, die bei diesen Betriebsniveaus von einem einzigen Brenner erzeugt werden, ändern sich mit dem Quadrat der Flammengeschwindigkeiten. üevshalb beträgt die kinetische Energie der Flamme des Brenners bei dem erforderlichen niederen Betriebsniveau während der Glühdauer nur 1/36 der Nennleistung. Dieser enorme Verlust an kinetischer Energie der Flamme führt natürlich dazu, daß die heißen Brennergase nicht mehr über die große Strecke längs der Länge des Tiefofens geführt werden. In solchen Tieföfen, in denen der Brennstoffbedarf während der Glüh- oder Erhaltungszeit sogar noch geringer ist, z.B. 10 $,' wie häufig der Fall, wird die Flammenenergie eines einzigen großen üblichen Brenners noch mehr auf nur 1/100 der vollen Betriebskapazität des Brenners reduziert·

Gemäß dieser Erfindung wird eine Vorrichtung für Tieföfen und dgl. zum gleichmäßigen Erhitzen einer Vielzahl von Blöcken, die in'diesen Öfen enthalten sind, und zum thermischen Ausgleichglühen dieser Blöcke, um diese auf eine gleichmäßige Arbeitstemperatur zu bringen, geschaffen, die eine Heizbrennerkonstruktion zum Befeuern des Ofens mit fließfähigem Brennstoff und mit Luft hoher Geschwindigkeit zur Erzeugung

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einer Flamme mit hoher Geschwindigkeit bei maximalem Brenn— stoffaufwand und eine Glühbrenneranordnung zum Befeuern des Ofens aufweist, die mit fließfähigem Brennstoff und mit luft hoher Geschwindigkeit betrieben wird, um eine Flamme mit hoher Geschwindigkeit bei minimalem Brennstoffaufwand zu erzeugen.

Bei einem Verfahren zum Betreiben von Tiefofen u.dgl. und zum Erhitzen einer Vielzahl von Gußblöcken in diesen Öfen und zum thermischen Ausgleichen der Gußblöcke in diesen öfen, um diese auf gleichmäßige Arbeitstemperaturen zu bringen, wird gemäß dieser Erfindung der Ofen mit einer Brenneranordnung beheizt, wobei flüssiger Brennstoff und Luft mit hoher Geschwindigkeit eingeleitet wird, um eine Flamme mit hoher Geschwindigkeit bei maximaler Brennerleistung während eines Erhitzungsabschnitts des Ofenzyklus zum gleichmäßigen Erhitzen des Tiefofens einzuleiten, worauf die Brenneranordnung ausgeschaltet wird und hierauf das Ausgleichsglühen der Gußstücke durch Befeuern des Ofens mit einer Glühbrenneranordnung bewirkt wird, indem fließfähiger Brennstoff und Luft mit hoher Geschwindigkeit eingeleitet wird, um eine Flamme mit hoher Geschwindigkeit bei minimalem Brennstoffaufwand zu erzeugen,

,um den Tiefofen gleichmäßig zu erhitzen. .

Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise erläutert«

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Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Tiefofen und eine Brennerausbildung nach dieser Erfindung teilweise im Schnitt. Anhand dieser Figur wird ein Verfahren zum Betreiben des Tiefofens erläutert.

Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Ausbildung eines Tiefofens und einer Brenneranlage nach dieser Erfindung teilweise im Schnitt. Anhand diener Figur wird ein weiteres Verfahren zum Betreiben des Tiefofen3 veranschaulicht.

Figur 3 zeigt einen Längsschnitt der in Figur 2 dargeetellten Vorrichtung längs der Linie III-III.

Figur 4 veranschaulicht in einer graphisohen Darstellung die verschiedenen Bedingungen und Probleme der Betriebsweise eines typischen konventionellen Tiefofens.

.Figur 5 zeigt einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer Brennerkonstruktion nach dieser Erfindung.

Figur 6 zeigt einen Querschnitt durch die Brennerkonstrutction nach Figur 5 längs der Linie VI-VI in Figur 5.

Figur 7 zeigt einen Querschnitt durch die in Figur 5 dargestellte 3rennerkonstruktion längs der Linie VII-VII in ?igur 5.

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Figur 8 zeigt einen Längsschnitt einer weiteren Brennerkonstruktion nach dieser Erfindung.

Figur 9 zeigt einen Querschnitt der in Figur 8 dargestellten Brennerkonstruktion längs der Linie IX-IX in Figur

Figur 10 zeigt einen Längsschnitt durch noch eine weitere Brennerkonstruktion nach dieser Erfindung und

Figur 11 zeigt einen Querschnitt durch die in Figur 10 dargestellte Brennerkonstruktion längs der Linie XI-XI in Figur 10.

Figur 1 zeigt einen Tiefofen 10 und eine Brennerkonstruktion 12. Anhand dieser Figur wird ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Tiefofens erläutert. Gewöhnlich werden eine Batterie von Tiefofen, z.B. 1OA und 103, von denen Teile in Figur 1 dargestellt sind, gemeinsam betrieben. Eine gemeinsame Gas- oder Brennstoffversoigingsleitung 14 ist für eine Anzahl von Tiefofen vorgesehen. Abzugsleitungen i6 eineß Paars von Tiefofen sind jedoch zu einem einzigen Abzugskanin (nicht dargestellt) zusammengefaßt. Gewöhnlich ist ein rekuperator (nicht dargestellt) in jeder Abzugsleitung vorgesehen, ';ts die Verbrennungsluft, die zu dem Rekuperator von einem geeigneten Gebläse geleitet wird, vorzuerhit·- zen. Der Auslaß des Rekuperators ist mit einer Luftverteiler-

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leitung 18 verbunden, aus der die obenerwähnte Brenneranordnung 12, in diesem Beispiel durch Einzelleitungen 20, gespeist wird. In diesem Beispiel weist die Brenneranordnung 12 drei Brenner 22, 24 und 26 auf,' zu denen Brennstoffgas o.dgl. durch ein Zweigleitungssystem 28 geführt wird, dessen Einlaß über ein Steuerventil 30 mit der Brennstoffverteilung3leitung 14 gekoppelt ist·

Der Tiefofen 1OA oder der Tiefofen 1OB hat bei diesem Beispiel eine längsgestreckte, im allgemeinen rechteckige Grundrißform und Heiten sowie Endwände 32 bzw. 34 aus Mauerwerk, die mit Stahlplatten und anderen Verstärkungs- oder Stützkonstruktionen in üblicher Weise ausgesteift sind. Die vordere oder brennerseitige Endwand 34a weist in ihrem unteren Teil eine Abzugsöffnung 36 auf, wie besser in Figur 3 zu sehen ist, durch die der Tiefofen mit seiner Abzugsleitung 16 kommuniziert.

Ein mittlerer Brenner 24 i3t in der Mitte des oberen Teils der vorderen oder Stirnwand 34 vorgesehen, während Seitenbrenner 22 und 26 dicht benachbart und auf derselben Höhe bei diesem Beispiel angeordnet sind. Der mittlere Brenner 24 wirkt bei diesem Ausführungsbeispiel als der oben erwähnte, die Ausgleichsglühtemperatur haltende Brenner. Dieser wird mit etwa 20 bis 40 fo der Nennleistung oder der Kapazität eines der benachbarten Brenner 22 und 26 betrieben. Die letztgenann-

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ten Brenner 22 und 26 bilden zusammen die Heizanordnung des Tiefofens und haben weiter zusammen eine Kapazität, die gleich der Nennleistung des Tiefofens ist. Zweckmäßigerwine rand die Brenner 22 und 26 gleich groß und gleich gebaut. Die lleizbrenner 22 und 26 werden vorzugsweise als Teil diener Brenneranordnung verwendet, um eine Flammensyrnmetrie in dem Tiefofen und ein gleichförmiges Erhitzen sowie eine gleichförmige Zirkulation der Atmosphäre in dem Ofen zu erreichen. Die lleizbrenner 22 und 26 werden deshalb gleichzeitig jedoch nur während des Erhitzungsabschnitts oder Heizabschnitts des Tiefofenzyklu3 betrieben. V/enn der Tiefofen auf Glühoder Erhaltungstemperaturen gebracht worden ist, werden die lleizbrenner 22 und 26 über die Gasventile 36 und weitere geeignete Ventile (nicht dargestellt) in den Luftleitungen 20 abgeschaltet. Gleichzeitig wird der mittlere Erhaltungsbrenner 24 eingeschaltet, um den Tiefofen. und die darin befindlichen Blöcke auf der gewünschten ¥alz~ oder Bearbeitungstemperatur dieser Blöcke zu halten.

Unabhängig von ihrer Größe sind jedoch alle Brenner 22 bis 26 Hochdruckbrenner mit großer Wurfweite und beispielsweise

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werden sie mit einer Verbrennungsluftgeschwindigkeit un 100 m (300 Fuß) pro Sekunde betrieben. Wenn deshalb der Brennstoffbedarf für den Tiefofen auf 10 bis 17 9» des maximalen oder ITennleistungsbedarfs,der durch den Erhitzungsabschnitt de3 Tiefofenzyklus bestimmt wird, reduziert wird, versorgt die

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Verbrennungsluft, die hierauf lediglich durch den mittleren oder kleineren Brenner 24 eingeleitet wird, die Flamme mit hinreichend kinetischer Energie, um die heißen Gase des 3ren- nere 24 im wesentlichen über die gesarate Länge des Tiefofens zu führen und um dadurch eine vollständige Zirkulation der heißen Verbrennungsgase durch den Ofen zu gewährleisten, wie durch die Zirkulationspfeile 38 in Figur 3 angedeutet wird. Derselbe Luftzirkulatiönsverlauf, wie er durch den Betrieb der größeren Heizbrenner 22 und 26 bei deren maximalen oder Nennleistungskapazitäten erhalten wird, wird daher durch den kleineren Brenner 24 erreicht. Wenn deshalb der Tiefofen nach dem erfindungsgeraäßen Verfahren betrieben wird, wird, wie aus Figur 3 ersehen werden kann, ein Kurzschließen der heißen Verbrennungsgaee, wie es z.B. durch die Strömungspfeile 40 oder 42 angedeutet wird, vermieden. Der vordere Kurzschlußweg 42 resultiert aus der Betriebsweise üblicher Tiefofen mit einem einzelnen großen Brenner, während der mittlere und in gleicher Weise unerwünschte Kurzschlußweg 40 bei früheren Versuchen zur Lösung dieses Problems unter Verwendung von mehreren Brennern gleicher Größe erhalten wurde.

In den Figuren '2 und 3 der Zeichnungen ist ein weiteren Verfahren :;u::; !betreiben von Tiefofen nach dieser Erfindung verannchaulicht. 2ei dieser Anordnung ist ein einsiger Brenner nit der für ö.en Tiefofen erforderlichen Nennleistung in einer ICndwanu 34¹^ in allgemeinen an einer Stelle angeordnet, die

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von dem Erhaltungsbrenner 24 nach Figur 1 eingenommen wird. Direkt gegenüber von dem Brenner 44 mit Nennleistungskapazität ist ein wesentlich kleinerer Erhaltungsbrenner 24' angeordnet. Bei dieser Anordnung können der große Hochdruckbrenner 44 und der kleine Hochdruckbrenner 24' direkt einander gegenüber und zweckmäßig auf derselben Tiefofenachee angeordnet sein, wie sie durch die Linie III-III angedeutet wird. Die Brenner 44 und 24' werden über geeignete Luft- und Brennstoffleitungen gespeist, wie besser in Figur 3 der Zeichnungen dargestellt· ist. Diese Leitungen sind im allgemeinen denen, die in Figur 1 gez.eigt sind, ähnlich, mit Ausnahme, daß die Luft- und Brennstoffleitungen 46 und 48 des Erhaltungsbrenners 24' unter der Bodenkonstruktion 50 des Tiefofens hindurchgeführt sind.

V/i β deutlicher in Figur 3 dargestellt, schließt der Betrieb des großen Hochdruckbrenners 44 während des Aufheizens eine Zirkulation der Atmosphäre in einem Tiefofen ein, wie sie durch die otrömungspfeile 38 wiedergegeben wird. Diese Zirkulation ist sehr ähnlich dem Strömungsverlauf, der oben beschrieben wurde und der sich bei dem Betrieb der Ileizbrenner 2? und 26 nach Pigur 1 einstellt. Y/enn jedoch der Erhaltungcbrenner 24' betrieben wird, zirkuliert, nachdem der große Brenner 44 abgeschaltet wurde, die Ofenatmosphäre mehr oder weniger diametral durch den Ofen, wie durch die Strömungspfeile 52 angedeutet v/ird. Die kinetische Energie der Flamme des

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Hochdruckerhaltungsbrenners 24' reicht jedoch aus, um den Tiefofen 10Λ' im wesentlichen mit heißen Verbrennungsgasen zu füllen und dadurch die Blöcke in dem Ofen während de3 Glühens oder der das Glühen erhaltenden Periode gleichförmig zu erhitzen.

In Figur 4 der Zeichnungen 3ind die vorteilhaften Ergebnisse der Anwendung der Mai3nahmen nach dieser Erfindung im Vergleich zu üblichen oder früher vorgeschlagenen Betriebsmai3nahmen, die sich aus der Verwendung eines einzigen Ilochdruckbrenners oder einer Anzahl von entsprechend kleineren Brennern gleicher Größe ergeben haben, veranschaulicht. In Figur 4 wird eine Anzahl von Kurven verwendet, um einen Vergleich zwischen dem Brennstoffstrom und den verschiedenen Tiefofen- und Blocktemperaturen zu erhalten. Obgleich die dargestellten Kurven etwas idealisiert wurden, d.h. sie wurden geglättet, geben diese Kurven einen gültigen Vergleich der Tiefofenbedingungen sowohl für übliche als auch für die erfindungsgemäße Betriebsweise wieder. Die Kurve 54 stellt einen Vergleich des Brennstoffbedarfs während der lade-, Erhitzungs-, Ausgleichsglüh- und Erhaltungszeiten des Tiefofenzyklus dar. Die vertikale, gestrichelte Linie 56 gibt den optimalen Zeitpunkt für die Block- oder BarBanentfernung wiedern, an welchem die Blöcke gleichmäßig auf die Walztemperatur erhitzt worden sind, wie durch die Kurve 5B angegeben wird. Die Blöcke werden jedoch häufig in dem Tiefofen über die ideale Glühbehandlungsdauer hinaus belassen, was in Figur 4 duroh eine Erhaltungsperiode

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angezeigt wird, die in der graphischen Darstellung nach Figur 4 rechts von der vertikalen Linie 56 liegt. "Die Kurve 60 gibt die Üteuertemperatur des Tiefofens wieder, die etwa.» höher als die gewünschte V/alatemperatur ist.

Der ebene Verlauf 54a der Brennstoffkurve 54 gibt den maximalen oder llennbedarf an Brennstoff des Tiefofeno wieder, wie er durch die den Brennstoffbedarf in der Erhitzungsperiode gegeben ist. Menn die Ofentemperatur die üteuer- oder Hegeltemperatur erreicht, was durch den Knick 60a der Kurve 60 angedeutet wird, kann der Brennstoffbedarf allmählich auf etwa 10 bis 17 ¹P der liennkapazität verringert werden, wie durch den Ast 54b der Brennstoffkurve wiedergegeben wird. Machdem die Barren gleichmäßige Temperaturen überall erreicht haben, bleibt ein Brennstoffbedarf während der .Erhaltungszeit von etwa 10 bis 17 °p der Ilennkapazität, wie durch den Ast 54c der Brennstoffkurve angegeben wird.

Bei bekannten Verfahren zum Betreiben von Tiefofen, bei denen die heißen Tiefofengase entweder längs des kürzeren Kreises 42 oder des mittleren Kreises 40 (siehe Figijr 3) kurzgeschlossen werden, steigt die Temperatur der Brennerendwand und die Temperatur der näher an dem Brenner befindlichen Blöcke kontinuierlich während der Ausgleichsglühperiode an, wie durch die Kurven 62 und 64 angedeutet wird, wenn der Regelfühler sich an der hinteren Endwand "befindet. Wenn die Blöcke am

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Ende der Aui;gleich3glühperiode entfernt werden, kann bei üblichen Verfahren festgestellt werden, daß die Temperatur der vorderen oder näher an den Brennern befindlichen Blöcke nicht überinäi3ig angestiegen ist, wie durch den Schnittpunkt der Kurve 64 mit der vertikalen Linie 56 angedeutet wird. Bei einem idealen Tiefofenbetrieb ist deshalb die Anwendung der üblichen Verfahren nioht von wesentlichen Nachteilen begleitet.

Wie oben jedoch ausgeführt wurde', werden die Barren oder Gußblöcke häufig in dem Tiefofen über die ideale Glühdauer hinaus belassen, was dem Erhaltungsteil der graphischen Darstellung in Figur 4 entspricht. Bei Anwendung üblicher Verfahren kann die Temperatur der Brennofen-Brennerwand des Tiefofens und der näher bei dieser liegenden Blöcke oder der in der lütte liegenden Blöcke weiter ansteigen, wie durch die Kurven 62 bzw. 64 angedeutet wird. Dieser Temperaturanstieg setst der Länge der Erhaltungsdauer eine Grenze, die nicht ininer eingehalten wird, was dazu führt, da(? die oberen Abschnitte der näher an den Brennern angeordneten oder in der Mitte des ofens angeordneten Blöcke häufig geschmolzen oder "abgewaschen" wurden, bevor die Blöcke aus dem Tiefofen :su der '.'alzstra.?e o.dgl. entnommen wurden, "./eitere !»achteile sind durch die Tatsache begründet, dai die 31öcke nicht langer iiii.er/.alb der geaasten Beschickung gleichmä.iir; erhitzt werden, -.odurch natürlich die bekannten Schwierigkeiten beim Betrieb der ValsstraSen o.dgl. entstehen. Schließlich werden

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übermütige Mengen an Zunder durch die erhöhten Temperaturen der üblichen Erhaltungszeitspanne erzeugt und die Bildung dieses Zunders wird noch weiter durch die erfolglosen Versuche beschleunigt, die Tiefofenatmo3phäre gleichmäßig mit üblioherweise zur Verfügung stehenden Einrichtungen zu erhitzen.

Mit den Verfahrensmaßnahmen und der Vorrichtung nach dieser Erfindung wird eine gleichmäßig erhitzte Atmosphäre innerhalb äeß Tiefofens sowohl während der Ausgleichsglühdauer als auch während'der Erhaltungszeit erreicht. Darüber hinaus wird der Verbrauch an Brennstoff während der Erhaltungsdauer dadurch verringert, daß die Notwendigkeit der Verwendung zusätzlicher überschüssiger Verbrennungsluft vermieden wird. Die Betriebsverfahren für den Tiefofen und die Vorrichtung werden deshalb so gewählt, daß die Temperaturen der vorderen und der hinteren Stirnwände im wesentlichen über eine unbegrenzte Zeitdauer gleich gehalten werden können, wie durch die Kurve 60 angedeutet wird. Daraus folgt, daß die Blocktemperatur in gleicher Weise für eine unbestimmt^ Zeitdauer gleich gehalten werden kann, wie durch die Kurve 53 angedeutet wird.

In den Figuren 5 bis 7 der Zeichnungen ist ein anderes Ausführungsbeispiel für eine Brenneranordnung dargestellt, die sich f;ir ein erfindung3gemüßes Verfahren in Tiefofen eignet, die ^e'ioch für andere Anwendungszwecke ebenfalls brauchbar ißt, bei denen 3renri.erkonstruktionen mit unterschiedlichen .Tf;nr.lei::tur.,-en erforderlich sind. Bei dieser Anordnung woiat

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der Brenner 66 ein Gehäuse 68 auf, das an dem auslatf- oder flammenseitigen Ende durch eine Verbrennungs-Luftführung, wie z.B. einen Drallstein 70, geschlossen ist. Die Luftführung ist entweder aus hitzebeständigen oder wassergekühlten Konstruktionsmaterialien hergestellt. Das Gehäuse 68 kann mit der Ofenwand 72 verschraubt oder sonst mit seinem Flansch befestigt sein. \!enn auf diese Y/eise befestigt, liegt der Auslaf3 des Gehäuses in Flucht mit der Feueröffnung 76, die sich quer durch die Ofenwand 72 erstreckt.

Die Luftführungnkonstruktion 70 besteht aus einem ernten ringförmigen Drallstein 73 mit im allgemeinen in Längsrichtung sich erstreckenden Luftkanälen 80, die bei diesem Beispiel ringförmig im gleichen Abstand voneinander um den Drallstein 78 angeordnet sind. Bei diesem Beispiel werden 6 Luftkanäle angewandt und natürlich kann die Zahl der Luftführungen grosser oder kleiner sein. Nach innen von diesem ringförmigen Drallstein 78 ist bei diesem Beispiel in axialer Richtung ein iu allgemeinen rohrförrniger innerer Block 82 vorgesehen, dessen freie Innenfläche 84 eine Feuerkammer oder Feueröffnung bildet. Ein zweiter ringförmiger Drallstein>86, der ebenso wie der gesamte Drallkörper 70 aungebildet sein kann, ist in dem Öffnungsblock 82 am inneren oder vorderen Ende desselben angeordnet. Der zweite Drallstein 86 weist in gleicher Weise eine ringförmige Anordnung von Luftkanälen 88 auf, die bei diesem 3eispiel einen, gleichen Abstand voneinander haben und

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der Zahl nach S sind, wie au« Figur 6 der Zeichnungen ergehen werden kann. Ea i3t natürlich klar, daß auch mehr oder weniger Luftkanäle 80 in Abhängigkeit von dein erfinriungsgemäßen Zweck vorgesehen nein können.

Der zweite oder innere Drallotein 86 hat zusätzlich eine ;.;ittlere lirermstofföffnung 90, in die eine Brennstoffleitung 92 mundet. Bei diesem Beispiel ist die Brennstoffleitung 92 konzentrisch in einer Verbrennungsluftleitung 94- angeordnet, und beide erstrecken sich auf diese 7/eise nach hinten durch die lindwand 96 des Gehäuses 68. Die konzentrischen Leitungen 92 und 94 endigen in Paßteilen 93 und 100. Das Paßteil 100 und die Brennstoffleitung 92 können ausreichend fließfähigen Brennstoff je nach Bedarf entweder durch die größere Menge an Verbrennungsluft, die durch die äußeren Luftkanäle 32 oder durch die kleinere Zufuhr durch die inneren Luftkanäle 83 zuführen. Die äußeren Luftpassagen 80 werden über einen getrennten Lufteinlaß 102 beaufschlagt, der.mit der Gehäusekonstruktion 68 gekoppelt ist. Die inneren Luftpassagen 83 werden bei diesem Beispiel durch die Luftleitung 94 und das Paßteil 98, durch das die Luft langsam strömt, beaufschlagt.

Beim Betrieb der Brennerkonstruktion, die in den Figuren 5 bis 7 der Zeichnungen dargestellt ist, ist beabsichtigt, daß die inneren und äußeren Brennerabschnitte gleichzeitig oder getrennt betrieben werden können. Bei gleichzeitigem Betrieb

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wird die Verbrennungsluft sowohl durch die innere Brennöffnung 84 ala auch durch die äußere Brennöffnung 76 eintreten, wenn der Brennstoff in Berührung mit der durch die Inneren Luftpassagen 86 und die äußeren Luftpassagen 80 augefuhrten luft kotiiiut. \!em\ die Vorrichtung nach den Figuren 5 bis 7 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben von Tieföfen betrieben wird, ist z.B. beabsichtigt, daß während des Heizabschnitts oder maximalen Brennstoffverbrennungsabschnitts des Tiefofenayklus Luft mit hoher Geschwindigkeit zu der Feueröffnung 76 durch die Luftkanäle 80 geblasen wird und daß die langsam strömende Luft au den inneren Luftpassagen 85 durch Lichließen des Ventils 104 unterbrochen wird. Die gröosere Kenge an Brennstoff für diese Stufe des Brennerbetr'it-bs wird durch Einstellen des Drosselventils 106 in der Brennstoffleitung 108 zugeführt·

der

Um su erreichen, daß der Brennstoff/aus der mittleren Brennstofföffnung 90 des inneren Drallsteins 86 kommt, im wesentlichen nie äußere Peueröffnung 76 anfüllt, sind in der Brennstoffleitung 92 Einrichtungen vorgesehen, ua den einströmenden fließfähigen Brennstoff einen Drall zu erteilen. Dine Anordnung für diese Erteilung des Dralls u;ufa3t einen oder mehrere üpiralflügel 110, die in der Brennstoffleitung ^:j2 nahe de::; Auslaßende vorgesehen sind, wie εχ. besten in I'irur 5 der Zeichnungen dargestellt. ~Der Drall, der auf diene "eise äer* einströmenden Brennstoff erteilt wird, ermöglicht ;^;.ie

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Erzeugung einer Flammenfront, die sich quer zu der gesamten Breite der äußeren Peueröffnung 76 nahe den äußeren Luftpassagen 80 erstreckt.

Diesem Zweck dienen auch die Luftpassagen 80, die, wie in den Zeichnungen dargestellt, zweckmässig nach außen geneigt sind, so daß die Lufthülle und der sich expandierende und nicht brennende Brennstoff (wenn keine Luft \on den inneren Luftpassagen 88 geliefert wird), der aus der inneren Peueröffnung Qk kommt, an die Wandflächen der äußeren Feueröffnung 76 gedrückt werden. Andererseits sind die inneren Luftpassagen 88 zweckmäßig nicht geneigt, so daß, wenn keine Luft durch die äußeren Passagen 80 strömt, der innere Luftdurchgang eine kleinere einschnürende Hülle um den Brennstoff bildet, so daß das brennende Brennsto.ff-Luft-Gemisch aus der inneren Peueröffnung 8*1 unter Meidung der Wände der äußeren Feueröffnung strömt. Zu dieser Zeit hat der mit geringerer Geschwindigkeit durch die Leitung 92 bei der Anordnung nach Figur 5 strömende Brennstoff keinen ausreichenden durch die Flügel 110 erzeugten Drall, um zu bewirken, daß der Brennstoff die Hülle aus der schneller durch die inneren Fassagen 88 strömenden Luft unterbricht.

Wenn es gewünscht ist, nur die innere Brennerkonstruktion zu betreiben, wird ein geeignetes Sperrventil (nicht dargestellt) betätigt, um die Luft zu dem Brennereinlaß 102 abzusperren, und das Ventil 10¹J für die langäam strömende Luft wird geöffnet, um Luft durch die inneren Luftpassagen 88 zuzuführen. Die kleinere Querschnittsfläche der Luftpassagen 88 führt Luft mit im wesentlichen derselben hohen Geschwindigkeit in die innere Feueröffnung Qk, wenn gewünscht, ein, obgleich die Kapazität der inneren Brennerkonstruktion im wesentlichen kleiner als die der äußeren Brennerkonstruktion ist. Gleichzeitig wird das Brennstoff-Drosselventil 106 herabgestellt, .

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um die Brennstoffströmung in die innere öffnung entsprechend zu reduzieren. Im Ergebnis hiervon findet nun eine Verbrennung in der inneren Peueröffnung 84 statt und eine Flammenfront wird quer zu dieser Peueröffnung 84 nahe den öffnungen der inneren Luftpassagen 88 und im wesentlichen unabhängig von der äußeren Peueröffnung 76 erzeugt. Durch die beträchtlich verringerte Strömungsgeschwindigkeit des einströmenden Brennstoffs durch die Brennstoffleitung 92 wird der Drall, der durch den Spiralflügel oder die Spiralflügel 110 erteilt wird, wesentlich verringert. Dementsprechend schwillt die Flamtfienhülle nicht an, um die äußere Peueröffnung

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76 au füllen, sondern diene· Flaninenhülle vd.ru in eine längliche Konfiguration durch die mit hoher Geschwindigkeit durch die inneren Luftpassagen SS eintretende Luft geleitet. Kit dieser Anordnung kann dadurch eine flamme hoher Energie entweder durch die äußeren oder durch die inneren Brennerabschnitte erzeugt werden, obgleich der Brennstoffverbrauch beträchtlich unterschiedlich ist.

In den Figuren 8 und 9 der Zeichnungen ist eine abgeänderte Ausführungsform der Anordnung, die in den Figuren 5 bis 7 dargestellt ist, gezeigt, wobei gleiche Teile mit gleichen 3ezugszeichen angedeutet werden, denen jedoch ein Strich (') beigefügt ist. Bei der letztgenannten Anordnung nach dieser Erfindung sind äußere und innere Feueröffnungen 76· und 84' zusammen mit äußeren und inneren Luftpassagen 80' und 8S^l vorgesehen und die Luftpassagen werden mit Verbrennungsluft, wie oben anhand der Figuren 5 bis 7 beschrieben wurde, beaufschlagt. Bei dieser Anordnung ist jedoch eine relativ kleinere zentrale Brennstoffleitung 92' vorgesehen, die nur zum Zuführen des Brennstoffs zu der kleineren oder inneren Feueröffnung 84' verwendet wird. Deshalb sind die -ßpiralflügel oder die anderen drallerzeugenden Einrichtungen nach den Figuren 5 bis 7 weggelassen. Der Brennstoff für den äußerten Brennerabschnitt wird durch einen zweiten größeren Brennstoffeinlaß 112 eingeleitet, der sich durch das Gehäuse 68· erstreckt und mit einer ringförmigen Brennstoffleitung 114 ge-

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koppelt ist. Die Brennstoffleitung 114 für den äußeren Brennerabschnitt umgibt ihrerseits den inneren Endteil der Ringleitung 94 für den inneren Brennerabschnitt und kommuniziert auf diese V>'eise mit einer Vielzahl von in axialer Richtung sich erstreckenden Gasrillen 116, die »ich in der äußeren zylindrischen Peripherie des inneren Mündungsblockes 82' befinden. Uta die Rillen 116 an der Stelle zu schließen, an der sie sonst auf dem nach innen vorstehenden Ende den inneren Blokkes 82· frei wären, erstreckt sich die Ringleitung 114 bis zu einer Stelle darüber, wo sie mit der hinteren Seite des äußeren Drallstein3 78' in Eingriff kommt.

Im Betrieb kann der Brenner nach den Figuren 8 und 9 eine Flamme mit hoher Geschwindigkeit in der äußeren FeuerÖffnung 76^ nur durch·geeignetes Einstellen der Brennstoff- und Luftventile 120 böw. 122 erzeugen, die schematisch in Figur 8 dargestellt sind. 3ei dieser Anordnung nach der Erfindung iat en nicht notwendig, dem fließfähigen Brennstoff einen Drall ::u erteilen, wenn der äußere Brennerabschnitt in Betrieb ge-ηο,-ίπιοη wird, da der Brennstoff direkt in die äußere Feueröffnung 76^f eingeleitet wird, in dem er die innere Feueröi'fnung 84' durch die 3rennstoffpasnagen 116 umgeht. Wenn gewünscht, kann jedoch dem Brennstoff durch Schrägeteilen der Tillen 11C ein Drall erteilt werden.

V.'enn nur der innere Brennerabcchnitt betrieben werden c:cll,

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v/erden die oben erwähnten Ventile 120 und 122 geschlossen und Luft und fließfähiger Brennstoff in die innere Feueröffnung 84' durch geeignete Einstellung der Ventile 104' bzw. 106· eingeleitet. Bei dieser letztgenannten Betriebsweise kann eine Flamme mit hoher Energie in der inneren Feueröffnung 34' in derselben Weise wie sie oben anhand der Figuren 5 bis 7 beschrieben wurde,erzeugt werden.

In den Figuren 10 und 11 ist noch eine weitere Au3führungsform der erfindungsgemäßen Brennerkonstruktion dargestellt, wobei gleiche Bestandteile, wie in den vorangegangenen Figuren durch gleiche Bezugszeichen, die mit einem Strich (') vergehen wurden, gekennzeichnet sind. Bei der Brennerkonstruktion 124 ist die Anordnung der Drallsteine und der Feueröffnungen im wesentlichen gleich wie sie in Zusammenhang mit den Figuren 8 und 9 beschrieben wurde. In gleicher Weise ist die Anordnung zum Zuführen des großen Brennstoffstrorns und des kleinen Brennstoffströme zu den äußeren Brennstoffkanälen 116' und zu der inneren Brennstofföffnung 90' im wesentlichen dieselbe wie sie oben beschrieben wurde. Die Brennerkonstruktion 124 nach den Figuren 10 und 11 unterscheidet sich von der Brennerkonstrurction 111 nach den Figuren 8 und 9 hauptsächlich in der Art der Zuführung von Verbrennungsluft zu den äußeren luftp&sij&gen 80' und zu den inneren Luftpasnagen 83'. Diene Anordnung nach der Erfindung ist besonders zur Zufuhr diener Verbrennungsluft durch ein gemeinsames Drosselventil geeig-

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net, das so eingestellt werden kann, daß diese Verbrennungsluft nur zu den äußeren oder nur zu den inneren Iuftpns::agen oder in unterschiedlichen Mengen zu "beiden Gruppen von Luftpassagen wenn gewünscht zugeführt werden kann.

Bei dieser Anordnung nach der Erfindung erstreckt sich eine Luftleitung 126 von einer Öffnung 128 in einer Unterteilung 130, die sich quer zu dem Gehäuse 68' des Brenners 124 erstreckt, wie am besten in Figur 11 zu sehen ist. Das äußere Ende der· Luftleitung 126 erstreckt sich durch eine Ringbrennstoff leitung 114' und steht mit der inneren Stirnfläche de3 inneren Drallnteins 86' im Eingriff, so daß sie mit den inneren Luftkanälen oder -passagen 88' kommuniziert, wie oben im Zusammenhang mit den .Figuren 8 und 9 beschrieben wurde.

Die Trennwand I30 teilt also bei diesem Beispiel die Lufteinlaßöffnung 132 an dem einlaßseitigen Endabschnitt und erstreckt sich zu einem Ventilmechanismus, der auf einer Welle angeordnet ist. Ein Ende dieser Welle erstreckt sich durch die Wand des Einlasses 132, an der geeignete Ventilstelleinrichtungen (nicht dargestellt) befestigt sind, um das Ventil 134 einzustellen.

Wenn bei der erfindungsgemäßen Betriebsweise das Ventil 134 in der stellung, die durch die gestrichelte Linie 134a angedeutet wird, steht, wird Verbrennungsluft gänzlich in die

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Gehäusekanaer 133 und von d-a aus durch die Leitung 126 zu den inneren Luftpasnagen BS¹ geleitet. Gleichzeitig int dan Brennstoffventil 120' geschlossen und das Brennst of !"ventil 100· geöffnet, un Brennstoff nur zu der mittleren BrennstoffÖffnung 90' zu leiten. Eine Flammenfront wird dadurch in der inneren Feüeröffnung 84',wie oben beschrieben wurde, erzeugt.

Wenn nur der Betrieb des äußeren Brennerabschnitts gewünscht ist, wird das Ventil 134 in die angedeutete Stellung 134b verschwenkt, so daß die Verbrennungsluft nur zu der Gehäusekarnwer 140 geleitet wird, von der die Luft durch die äußeren Passagen 80' direkt in die äußere Feueröffnung 76' strömt. Hierbei ist das Brennstoffventil 106· geschlossen und das Brennstoffventil 120' ist geöffnet, un Brennstoff durch öen Einlaß 112* und die ringförmige Brennstoffleitung 114* zu den ringförmig angeordneten Brennstoffkanälen 116' zu leiten. In diesem Fall wird eine Flammenfront in der äußeren Feueröffnung 76^f, wie oben erwähnt wurde, erzeugt.

Zwischen den Extremstellungen 134a und 134b des Ventils 134 kann das letztere kontinuierlich für den gleichzeitigen 3e~ trieb beider Brennerabschnitte eingestellt werden, wobei der Prozentsatz an maximaler oder Nennkapazität des Brenners in einem Abschnitt umgekehrt der Kapazität in dem anderen ist. \Ienn daher das Ventil 134 sich nahe in seiner geschlossenen Stellung 134a befindet, d*h. in der mit durchgezogenen Linien

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in Figur 10 dargestellten Stellung ist, dann wird der innere iJreniKjrabaclinitt nahe neiner maximalen Kapazität betrioben, während der äußere Brennerab3chnitt naher seiner minimalen Kapazität betrieben wird. In diesem Pail werden die Brennstoff-Drosselventile 106' und 120' entsprechend eingestellt, ura die entsprechenden und ähnlichen Prozentsätze do« maximalen BrennstoffStroms zu den entsprechenden Brennerabschnitten zu leiten.

13σ ist natürlich klar, daß ferngesteuerte Ventil-Betätigurijjseinrichtungen iait dem Luftventil 134 und mit den Brennstoffventilen 106· und 120' gekoppelt werden können, ura die entsprechenden Einstellungen der Brennstoffventile 106¹ und 120* su erhalten, wenn das Luftventil 134 zwischen seinen 'J.xtrc^- stellungen verochwenkt wird. 13s ist weiter beabsichtigt, daß ähnliche Ventileinrichtungen mit den Luftventilen 104' und 122' sowie mit den Brennstoffventilen 106· und 120' nach Jigur 8 oder iait ähnlichen Ventilen wie sie bei der Beschreibung der Figuren 5 bia 7 erwähnt wurden, gekoppelt werden, um in ähnlicher Weise ein kontinuierliche Veränderung und eine kontinuierliche Betriebsweise der inneren und äußeren 3rennerab3chnitte dieser Kodifikationen ebenfalls zu erhalten.

Uru die Konstruktionen und die Anordnung der äußeren und inneren Luftpase.'igen 80 oder 80' und 88 oder 88' der Brenner 66, 111, oder 12·; weiter zu erläutern, wird auf die Luftfiihrun^en

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"bezug genommen, die in den USA-Patenten 3 209 80S und 3 180 394 beschrieben werden.

Aus den vorstehenden Ausführungen geht hervor, daß verbesserte Verfahrensmaßnahinen und verbesserte Vorrichtungen für den Betrieb von Tiefofen durch diese Erfindung geschaffen werden und daß dar/dt bessere und wirksamere Brennerkonstruktionen erhalten werden.

Es ist jedoch klar, daß die Erfindung nicht auf den besonderen dargestellten Anwendungszweck beschränkt ist, sondern daß die Vorrichtung und das Verfahren nach dieser Erfindung auch auf andere Anwendungsgebiete und andere Arten von Öfen angewandt werden kenn. Insbesondere wird hervorgehoben, daß die Brennerkonstruktionen nach den Figuren 5 bis 7 nicht auf Tiefofen beschränkt sind, sondern mit verschiedenen Brennstoffkapazitäten betrieben werden kann, wenn sie für andere Anwendungszwecke erforderlich ist. Es wird ebenfalls hervorgehoben, daß die Brennerabscnnitte jeder Brennerkonstruktion allein

oder gleichzeitig je nach den Erfordernissen betrieben werden können und daß entweder einer oder beide dieser Brenner-

abschnitte einer bestimmten 3rennerkonstruktion mit Verbrennungsluft höherer oder niedrigerer Geschwindigkeit als oben erwähnt wurde, in Abhängigkeit von dem Verwendungszweck betrieben werden können·

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Claims

158333 Patentansprüche

1. Brennerkonstruktion mit einem Hauptteil, der eine Feueröffnung deflnier_ende vordere öffnung, einen Öffnungsblock in dem Hauptteil, eine Brennstoffpassage, die zu dem öffnungsfcibck führt, Einrichtungen, um einen Brennstoff zu der Brennstoffpassage zu leiten, Verbrennungsluftpassagen und Einrichtungen zum Zuführen von Verbrennungsluft zu den Verbrennungsluftpassagen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der öffnungsblock eine öffnung hat, die eine innere Peueröffnung (84 oder 84') definiert, dass die vordere öffnung des Hauptteils eine äussere Feueröffnung (76 oder 76») definiert, die nach aussen im Abstand von der inneren Feueröffnung angeordnet ist, dass die Verbrennungsluftpassagen erste Verbrennungsluftpassagen (80 oder 80') aufweisen, die sich durch den Mündungsblock erstrecken und seitlich und ausserhalt? der inneren Feueröffnung angeordnet sind, dass die ersten Verbrennungsluftpassagen mit der äusseren Feueröffnung unter Umgehung der inneren öffnung kommunizieren, dass die Verbrennungsluftpassagen weiter zweite Verbrennungsluftpassagen (88 oder 88') aufweisen, dass die Einrichtungen zum Zuführen der Verbrennungsluft Mittel (94, 102, 104 und 106, 94', 104», 120 und 122 oder 106*, 120', 134·, 138 und l40) haben, um wahlweise Verbrennungsluft zu den ersten und den zweiten Verbrennungsluftpassagen zu leiten, und dass die zweiten Verbrennungsluftpassagen in radialer Richtung gesehen die Brennstoffpassage (92 oder 92') umgeben und so geformt sind, dass sie eine Lufthülle um den Brennstoff bilden, so dass der Brennstoff daran gehindert wird, die ^ussere Feueröffnung zu füllen, wenn · er in der inneren Feueröffnung verbrennt.

2. Brennerkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zum Zuführen der Verbrennungsluft eine Luftkammer, die von dem Hauptteil gebildet wird und mit den ersten Luftpassagen (80 oder 80·) kommuniziert und die

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sweite Luftpassage Einrichtungen aufweist, die einen ringförmigen Drallstein (86 oder 86·) hat, der in den inneren Endteilen der inneren Feueröffnung (84 oder 84') eingesetzt ist, dass der Drallstein eine Brennstofföffnung (90 oder 90') in der Mitte hat, die mit der Brennstoffpassage (92 oder 92·) kommuniziert und dass eine Vielzahl von Luftpassagen (88 oder 88') in radialer Richtung gesehen nach aussen von dieser Brennstoffpassageöffnung (90 oder 90') angeordnet sind.

3. Brennerkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffpassage eine Brennstoffleitnng (92), einen Drallerzeuger (110) in der Brennstoffleitung, der dem durch die Brennstoffleitung zu der inneren Peueröffnung strömenden Brennstoff einen Drall erteilen kann, der wenigstens ausreicht, um eine Flammenfront in der äusseren Feueröffnung (76) zu erzeugen.

4. Brennerkonstruktion nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von im allgemeinen sich in Längsrichtung erstreckenden Brennstoffkanälen (Il6 oder Il6^!) in dem Öffnungsblock, wobei diese Brennstoffkanäle sich durch den Öffnungsblock erstrecken und in die äussere Feueröffnung unter Umgehung der inneren Feueröffnung münden und wobei die Einrichtungen, die den Brennstoff zuführen, Leitungen (114 oder 114') aufweisen, die mit den Brennstoffkanälen (116 oder 116·) verbunden sind.

5. Brennerkonstruktion nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,' dass die Brennstoffpassage (92·) die Einrichtung (94¹ oder 126) zum Zuführen der Verbrennungsluft und die Brennstoff leitungen (114 -oder 114') eine Vielzahl von koaxialen Leitungen bilden.

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6. Brennerkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptteil durch eine Trennwand (130) in ein Paar Luftkamraern (128, I¹IO) unterteilt ist, von denen eine direkt mit den ersten Luftpassagen und die andere direkt mit den zweiten Luftpassagen kommuniziert.

7. Brennerkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mündungsblock eine dreiteilige Konstruktion 1st, und einen äusseren Ring (78 und 78') aufweist, der dicht in den Hauptteil passt und erste Luftpassagen (80 und 80·), ein Rohr (82 und 82¹), das dicht in den äusseren Ring passt und nach hinten darüber hinaus steht, wobei das Rohr die innere Feueröffnung bildet und einen inneren Ring (86 und 86·) aufweist, der dicht in den verlängerten Teil des Rohres passt, wobei die zweiten Luftpassagen (88 und 88·) sich durch den inneren Ring erstrecken und in radialer Richtung gesehen ausserhalb der inneren öffnung angeordnet sind und dass die Brennstoffpassage (92 oder 92·) mit der Mittelöffnung (90) des inneren Ringes kommuniziert.

8. Brennerkonstruktion nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von im allgemeinen sich in Längsrichtung erstreckenden Brennstoffkanälen (116 oder 116') mit den Versorgungseinrichtungen und der äusseren Feueröffr.ung unter Umgehung der inneren Feueröffnung gekoppelt sind, dass die Brennstoffkanäle wenigstens teilweise als Nuten ausgebildet sind, die auf der Aussenfläche des Rohres (82·) liegen und von der angrenzenden Fläche des äusseren Rings (78·) eingeschlossen werden.

9· Brennerkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Luftpassagen (SO oder 80') aus mehreren radial nach aussen in dem Hauptteil des Brenners schräg verlaufenden Kanälen bestehen.

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10. Brennerkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Luftpassagen aus einer Vielzahl längsgestreckter Luftkanäle (88 oder 88') bestehen, die im allgemeinen parallel zu der Achse der inneren Feueröffnung verlaufen.

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