DE1939185A1

DE1939185A1 - Brennofen

Info

Publication number: DE1939185A1
Application number: DE19691939185
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Saiki
Original assignee: Denver Fire Clay Co
Current assignee: Denver Fire Clay Co
Priority date: 1969-08-01
Filing date: 1969-08-01
Publication date: 1971-02-11

Description

Brennofen Die Erfindung bezieht sich auf einen Brennofen, insbesondere auf einen mit hohen Temperaturen arbeitenden Brennofen für das Erwärmen und Brennen keramischer Erzeugnisse0 Bei früheren Brennöfen dieser Art zur Erwärmung von keramischen Erzeugnissen auf Temperaturen über 209500 ergaben sich Schwierigkeiten bei der Durchführung der Kontrolle zur Sicherung einer gleichmässigen Erwärmung des Brennofens und des keramischen Brenngutes innerhalb eines angemessenen Zeitraumes auf diese hohen Temperaturen, da die Voraussetzungen und Bedingungen für optimale Erwärmung und Isolierung im unteren Temperaturbereich bis zu 131°¢ und im mittleren Bereich von 13100 bis 20950C sich vom oberen Temperaturber.ich über 20950C erheblich unterscheiden. Beispielaweise werden für Brennöfen, die mit WEchselbeschikung arbeiten, zur Aufrechterhaltung einer gleichmässigen Innentemperatur verhältnismässig dicke feuerfeste Wände verwendet, die wiederum langsame, allmähliche Erwärmung bia zum maximalen Temperaturbereich erg forderlich machen) ausserdem hat die Erhaltung ihree Wärme gleichgewichts einen übermässigen Brennstoffverbrauch zur Folge.
Bei der Erwärmung des Brenngutes auf die geforderten hohen Temperaturen ist es üblich, die Verbrennungsluft oder das Brennstoff/Luft-Gemisch vor Einleitung in den Brennofen vorzuwärmen. Wegen der Gefahr vorzeitiger Entzündung ist das Ausmass der Vorwärmung klar begrenzt, jedoch bieten die Mittel zur Vorerwärmung der Luft keine Möglichkeit einer genauen Kontrolle oder Überwachung des gewünschten Graaes der Vorer-Erwärmung. Daher ist die Vorerwärmung in den unteren Temperaturbereichen auf einem Mindestmass zu halten, jedoch in den höheren Bereichen scmell auf das Höohstmass zu bringen, um die erhältliche Höchsttemperatur zu erhöhen und dabei den Brennstoffverbrauch wesentlich herabzusetzen. Gleichzeitig ist es wünschenswert, dass das Umlauf- und Vorwärmungssystem für die Verbrennungsluft auch als leichte isolierende Wandauskleidung dient, um die Dicke der feuerfesten Wand herabzusetzen und die Verwendung leichterer feuerfester Materialien zu ermöglichen0 Es ist fernerhin wiinschenswert, das Umlaufsystem in einer Lage zu den feuerfesten Wänden anzubringen, die optimale Isolierung zwischen beiden in den unteren und mittleren Temperaturbereichen sichert.
Aufgabe der Erfindung ist die Heretellung eines Brennofens, gekennzeichnet durch eine obere, sich längs des feuerfesten Daches erstreckende Luftkammer, die einen Teil eines zu den Brennern führenden Luftkan1s bildet und dem variablen Wärmeaustausch mit dem Brennofen dient.
Bine weitere wichtige Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung eines Brennofens mit Brennern, die dadurch gekennzeichnet sind, dass jeder Brenner einschließstseinen aus feuerfestem Material bestehenden, in der Wand des Brennofens bebefestigten Block, eine Brennstoffleitung, die sich durch den Brennerblock hindurcherßtreckt, sowie Röhren aus keramischem Material, die als Luftzuleitungsöffnungen dienen und konzenw trisch um die Brennatoffleitung im Brennerblock angeordnet sinX Der Brennerblock weist eine kegelige Aussparung auf, die sich nach innen und in abweichender Linie von der Brennstoffzuleitung und den Luftaustrittsöffnungen erstreckt.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der nach folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung noch näher erläutert. In dieser zeigen in rein schematischer Formt Fig. 1 die Anordnung der Luftkammern um den Brennofen gemäss der Erfindung Fig. 2 einen Querschnitt des in Fig. 3 gezeigten Brennofens gemäss der Erfindung Fig. 9 eine perspektivische Ansicht, in der Teile weggelassen sind und die die Konstruktion der Brennofenwand zeigt Paar 4 eine Ansicht in vergrossertem Maßstab mit Einzelheiten der oberen Seitenwände und Beckenteile des in Fig. 3 gezeigten Brennofens gemäss der Erfindung Fige 5 eine Teilarisicht eines der Mischdüsenbrenner in einem vergrösserten Maßstab Fig0 6 eine Endansicht des in Fig. 5 gezeigten Mischdüsenbrennerteils.
Unter Hinweis auf die Einzelheiten der Zeichnungen zeigt Fig. 1 das Umlaufsystem für die Verbrennungsluft vom Gebläse 10 in getrennte Vormwärmkammern 12 und 13, die am Endteil sowie längs der beiden Wände des Brennofens 14 angeordnet sind, Die Zuführung der Luft erfolgt vom Gebläse 10 durch einen Hauptkanal 15 mit Winddrosselventil 16, der zur Regelung des Luftstromes dient, und von dort durch ein Sammelrohr 17 in die Vorwärmkammern. Als Einleitung zur ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Konstruktionsform des Brennofens werden im nachstehenden Bau und Wirkungsweise des in Fig. 1 gezeigten Umlaufsyszems für die Verbrennungsluft kurz erläutert.
Der Brennofen 14 kann aus feuerfesten Seiten- und Rückwandteilen 19 bzw. 20 bestehen, einschliesslich eines in einer Kammer gebildeten oberen Wandteils, der zur Beschickung mit keramischem brenngut durch eine Tür odei eine andere Öffnung im vorderen Ende (nicht gezeigt) dient. Längs der unteren Seitenwandteile 19 sind Brenner 24 in reihe angeordnet, wobei jeder Brenner 24 von einer gemeinsamen Brennstoffleitung 26 her durch eine Gasleitung ?7 mit Breslnstoff versorgt wird. Die Gasleitung mündet in einem jeden trenner und ist mit einem Absperrhahn 28, einem uasregler 29 und einem Öffnungsbegrenzungsventil 3 versehen. Ebenfalls gezeigt ist eine Impulsleitung 32, die vom aasregler zu der noch zu beschreibenden Zuführkammer für die Luftkammer verläuft und in jeden Brenner führt.
Wie iii Fig. 1 gezeigt, bildet jedes der Luftkammersysteme 12 und 13 eine verhältnismässig breite, flache Kammer 33, die sich längs der Rückwand des Brennofens erstreckt und durch einen biegsamen Metallschlauch 34 mit einer oberen, verstelibaren Kammer 35, welche im wesentlichen die Länge der Decke 22 einnimmt, in Verbindung steht. Von jeder oberen Kammer wird die Luft durch biegsame, mit Drosselklappen 37 zur kegelung des Luftstromes versehene Metallschläuche 36 nach unten in den oberteil der verhältnismässig breiten, flachen Kammern 38 geleitet und strömt von dort zur Verbrennung zü den Brennern, da sich die Luft an dieser Stelle mit dem Gas vermischt. Die Verbrennungsgase strömen unterhalb des im Ofen befindlichen -Brenngutes, setzen ihren Weg nach oben längs der Wände und durch das Brenngut fort und werden schliesslich durch Gasabzüge abgeleitet, die längs des Ofendaches in Abständen angeordnet sind.
Wie noch anhand der übrigen Kennziffern ausführlich gezeigt und beschrieben wird, sind die Kammern 33, 35 und 38 im Abstand zu den Aussenflächen des Brennofens angeordnet.
Dadurch wird ein wärmeisolierender Zwischenraum gebildet, dessen Isolierwirkung jedoch in dem Mass nachlässt, wie die Wärmeübertragung durch Konvektion auf Übertragung in Wärmestrahlung übergeht. Als Folge davon ist eine Isolierwirkung im unteren Temperaturbereich vorhanden, die jedoch in dem Masse abfällt, wie die Notwendigkeit der Luftvorwärmung im höheren Temperaturbereich zunimmt. In der gezeigten Kombination sind die oberen Luftkammern 35 so befestigt, dass sie gegen das Ofendach bzw. vom Dach hinweg geschwenkt werden können; d.h. bei niedrigen Temperaturen im Brennofen und bei niedrigen Betriebstemperaturen können sie aus dem Bereich des Abgasstromes aufwärts bewegt werden, um die Luftvorwärmung auf ein Mindestmass herabzusetzen. Bei zunehmenden Temperaturen lassen sich die oberen Luftkammern nach unten in die durch das Ofendach verlaufende Bahn des Abgasstromes bewegen. Ferner besitzen die oberen Kammern und Seitenwandkammern je ein Rohr 42 mit Drosselklappe 43 zur einstellbaren Steuerung der Luft, die von diesen Kammern den Brennern zugeleitet-wird.
Zur Erwärmung des keramischen Brenngutes wird Luft vom Verbrennungsgebläse 10 durch den Hauptkanal 15 in die Vorwärmlcammern 12 und 13 geleitet. Von dort strömt die unter Druck stehende Luft nach oben durch die Rückwandkammer 33 in das Ende der oberen Kammer 35 und dann nach unten durch die Seitenwandkammer 38 in den Brennerteil. Zur Erwärmung des keramischen Brenngutes bei niedrigen Ofentemperaturen werden die oberen Kammern 35 zur Ausschaltung der Vorwärmung der Verbrennungsluft nach oben bewegt und dienen somit im unteren Temperaturbereich lediglich als Durchgänge für die Verbrennungs luft und gleichzeitig als Beichtgewichtsisolierung für den Brerniofen. T-Vie bereits erwähnt, bietet bei niedrigeren Ofentemperaturen die Luftschicht zwischen den Kammern und der Aussenfläche des Brennofens eine zusätzliche Wärmeisolierung0 Bei höheren Ofentemperaturen werden die oberen Kammern 35 nach unten in die Bahn der Abgase bewegt, die durch Öffnungen im Dach des Brennofens aufwärts strömen. Die breitore, flache Form der Kammern ermöglich-t schnelle Vorwarmelg der Luft, bevor sie durch die Seitenwandkammern 98 nach unten strömt. Wenn wiederum die Seitenwandkammern erwärmt werden, übertragen sie Wärme vuf die Aussenflächen der feuerfesten Wände und die anderen Schutzisolierschichten für die Aussenhaut des Brennofens. Durch Einregeln der Lage der oberen gammern in der Bahn des Abgasstromes, sowie durch Einzeleinstellung der mit den Seitenwandkammern in Verbindung stehenden Seitenrohre 42 können Druck und Temperatur der Luft genau gesteuert und überwacht werden.
Im nachfolgenden wird die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Fig. 2 - 6, insbesondere der Fig.
2 und 3, näher erläutert, Der zur Wechselbeschickung eingerichtete Brennofen 14 besitzt eine Tür 50 welche die in der Stirnwand des Ofens angebrachte Öffnung 50' schliesst. Der Brennofen wird durch einen Stahlrahmen verstärkt und gestützt, der unterhalb des Bodens des Ofens angebrachte I-Längsträger 51 und Stützen 52 aufweist. Längs der entgegengesetzten Wände des Brennofens sind ausserhalb des Luftkammerbereichs Stützpfeiler 53 in Abständen angeordnet, die eine rechteckige obere Trägerform 54 besitzen, während sich eine aus feuerfestem Material bestehende Prallplatte 55 über die Länge des Brennofens zwischen den oberen Luftkammern 35 erstreckt.
Das zu erwärmende Brenngut kann auf einen Beschikkungswagen 58 geladen werden, der mit Radkränzen versehene Räder 59 besitzt, wobei sich die Räder auf Fuhrungsechienen oder Gleisen 60 bewegen, die in Längsrichtung des Brennofens durch die im Bodenteil des Ofens befindliche zentrale Öffnung verlaufen. Die Seiten des Beschickungswagens 58 können in herkömmlicher Art mit seitlich vorstehenden Rippen 64 versehen werden, die in Kanälen oder Nuten 65 laufen, welche im Bodenteil des Brennofens längs der Seiten der Öffnung angebracht sind0 Des weiteren besitzen die unteren Seitenkanten des Wagens je einen sich nach unten erstreckenden Flansch 6w, der in eine Sandabdichtung 68 hineinragt. Die letztere befindet sich in einer Mulde 69, wobei ein Paar Mulden im Abstand an der Innenseite der oberen Enden der Stützen 52 auf beiden entgegengesetzten Seiten des Bodenteils vorgesehen ist. Eine Luftabdichtung (nicht gezeigt) kann oberhalb der Sandabdichtung angebracht werden, um das Einströmen oder die Weiterleitung heisser Gase vom Brennofen her in den oberhalb der Sand abdichtung gelegenen Raum zu verhüten.
Bei der besonders in Fig. 2 gezeigten Konstruktion der Seitenwände 19 des Brennofens besitzt jede Wand einen aus leichtem feuerfesten Mauerwerk bestehenden, sich fortlaufend über beide Seiten erstreckenden inneren Wandteil 72 mit doppeltgemauerten Wandteilen 74 an jeder Ecke des Brennofens, sowie äusseren, aus Mauerwerk bestehenden Wandteilen 75, die an beiden Seiten in Abständen angeordnet sind und sich zur Verstärkung der entgegengesetzten Seiten des Dachteile 22 von der äusseren Kante des Bodenteils senkrecht zu den oberen Wandteilen 76 erstrecken. In der vorliegenden Ausführung besitzt der Dachteil 22 die Form eines Gewölbes, das aus leichtem feuerfesten Mauerwerk besteht, in dem Abzugsöffnungen 78 angebracht sind. Die oberen Wandteile 76, welche über die Länge hinweg des Brennofens zwischen den Eckteilen 74 verlaufen, bestehen ebenfalls aus leichtem, feuerfesten Mauerwerk. Obwohl in der Zeichnung nicht gezeigt, weist auch die Rückwand 20 einen äusseren Wandteil 75 auf, der in zentraler Lage zwischen den Rückwandkammern 33 angeordnet ist.
Jede der Ruck- und Seitenwandkammern umfasst eine im allgemein rechteckige, dünnwandige Metallaussenhaut, die so bemessen ist, dass sie den gesamten, zwischen den äusseren Wandteilen 75, bzw. zwischen einem Wandteil 75 und einem Eckteil 74 liegenden freien Raum Qusfüllte Im einzellien besitzt jede Luftkammer verhältnismässig enge, durch rechteckige innere und äussere Platten 81 bzw. 82 vertuiidene Seiten- ;d Enawande 80, wobei die innere Platte an ihrem unteren Ende 24 einen nach innen gerichteten versetzten Teil 83 aufweist, um den Querschnitt der Luftkammer am Brennerteil zu vergrössern.
Die äusseren Platten 82 der Luftkammern sind mit einer leichten Isolierung verkleidet, die beispielsweise aus einem festen Fasermaterial in Mehrfachlagen 85 und 86 bestehen kann. Die Luftkammern werden vorzugsweise so angebracht, dass ein freier Raum 88 zwischen der inneren Luftkammerwand und der heissen Aussenverkleidung oder Aussenhaut des inneren Wandteiles 72 verbleibt, der, wie bereits erwahnt, als Isolierraum beim Vorherrschen niedrigerer Temperaturen dient. In der gezeigten Ausführung sind die Luftkammern zwischen den äusseren Wandteilen zusammen mit Kanälen 90 angebracht, wobei sich die letzteren durch Öffnungen in den Wandteilen 76 zwecks Verbindung mit den von den oberen Luftkammern führenden biegsamen Schläuchen 36 nach oben erstrecken. Die Gasabzüge 42 besitzen je einen waagerechten unteren Kanalteil, der horizontal durch die äusseren Isolierschichten 85 und 86 verläuft und in eine T-förmige Armatur 92 mündet, deren offenes unteres Ende 92' dazu dient, verhältnismässig kohle Luft in den Gasabzug zu saugen, um sie mit der von der Luftkammer bei geöffneter Drosselklappe ausströmenden, verhältnismässig heissen Luft zu mischen.
Die oberen Luftkammern 35 weisen die gleiche Form wie die Rückt und Seitenwandkammern auf, j edoch sind sie so bemessen, dass sie sich über jede Seite des Daches und über die Länge des Brennofens erstrecken. Ferner ist jede obere Luftkammer an ihrer Seite mit einer nach aussen schräg abfallenden Verlängerung 351 versehen, die mit Öffnungen zur Aufnalime der cberen Enden der biegsamen Schläuche 36 versehen ist. Im Ratirn zwischen den oberen Luftkammern und dem Dachteil befinde Eich in Winkelamordnung FlnmenabIenkplatten 94, die über den Abzugsöffnungen 78 und im Abstand zu den letzteren angebracht ind. Diese Ablenkplatten 94 sind mit Begrenzurgsöffnungen 95 versehen, durch welche die heissen Abgase nach oben strömen und mit der inneren Wand der oberen Luftkammer in Berührung kommen. Nach Bestreichen der inneren Wände der oberen Luftkammern können die Gase um die inneren Kanten der Kammern in der in Figo 2 gezeigten Pfeilrichtung entweichen0 Jede der oberen Luftkairnitern kann zum Dachteil 18 hin nach unten bzw0 vom Dachteil 18 hinweg nach oben geschwenkt werden und zwar relativ zu den unteren Enden der biegsamen Schlauchverbindungen und zu den Seitenwandkammern0 Der Schwenkweg ist aus Figo 2 ersichtlich, in der links die Hochstellung und rechts die Tiefstellung gezeigt werden. Die Verstellung erfolgt zweckmässig mit Hilfe einer Winde (nicht gezeigt) mit Seilscheiben und Seilen 97, wobei die letzteren an Ösen 98, die am freien Ende der Luftkammern angebracht sind, befestigt, werden. Palls gewünscht, können gleitend verstellbare Stützplatten 99 ausserhalb jedes biegsamen Schlauches angebracht werden, die dem Zwecke dienen, das sich längs der Aussenilächen der Schläuche erstreckende Isoliermaterial längs der Aussenseiten der Schläuche lose an Ort und Stelle zu halten.
Die nach abwärts in die Seitenwandksmmern strömende Luft wird dem Brenner 24 zugeleitet. Jeder Brenner besitzt einen in den inneren feuerfesten Wandteilen 72 befestigten Brennerblock 100, der wiederum mit einer kegelförmigen, nach innen divergierender Aussparung 102 versehen ist, welche mit einer Reihe von Öffnungen 104 in Verbindung steht. Die letzteren bestehen aus keramischen Röhren, die konzentrisch in der Breunerplatte 105 angebracht sind und dem Zweck dienen, Luft von der Kammer in den Brennofen einzuleiten. Ein in der Mitte der Luftzuführungsöffnungen 104 angeordnetes keramisches Brennstoffzuleitungsrohr 106 erstreckt sich durch die Brennerplatte hindurch und füiirt der Aussparung 102 Brennstoff zu, der sich mit der durch die Öffnungen 104 zugeleiteten Luft vermischt zmd zur Entzündung gebracht wird. Das Gaszuleitungsrohr verläuft nach hinten durch ein konzentrisches Rohr 107, das in der seitlichen Luftkammer angebracht ist und an seinem äusseren Ende eine mit einem Schauloch 109 versehene ellbogenförmige Armatur aufweist. Wie bereits anhand der Fig. 1 erläutert, wird das Gas von der Hauptbrennstoffleitung 26 den einzelnen Gasleitungen 27 zugeführt, wobei jede der letzteren mit den in die Brenner führenden Armaturen verbunden ist. Z:r Sicherung optimaler Zigldung und Flammenentwicklung bei den einzelnen Brennern kann die zugeführte Gasmenge im Verhältnis zu der von den Seitenwandkatmern zugeleiteten Lult genau geregelt werden. Ein besonders wichtiges Moment bezieht darin, dass die Mischdüsenbrenner eine genaue Kontrolle des Verbrennungsvorganges im niedrigen Temperaturbereich ermöglichen; ausserden können die- Brenner mit einer durch die konzentrisch angeordneten Öffnungen hindurchgeleiteten Luftmenge, welche den stöchiometrischen Bedarf übersteigt, betrieben werden, um so die Temperatur der Flamme sowie örtliche Erwärinungen im Bereich der Brenner herabzusetzen.
Beim Betrieb wird uie unter Druck gesetzte Verbrennungsluft nach oben durch die Rückwandkammern geleitet und strömt dann durch die biegsamen Schläuche 34 in uie rückwärtigen Enden der oberen Luftkammern. Von den letzteren wird die Luft an die Seitenwandkammern 18 verteilt; die Regelung des Luftstromes erfolgt durch entsprechende Einstellung der Drosselklappen 37, die an den zwischen den oberen und Seitenwandkammern gelegenen Schlauchkupplungen 36 befindlich sind. Beim Abwärtsstrom in die Seitenwandkammern wird die Luft an die Mischdüsenbrennerblöcke durch die konzentrisch angeordneten Öffnungen 104 verteilt. Die Zuführung des Gases erfolgt durch die Hauptbrennstoffleitung 26, wobei die Verbrennung im Brennerblock und ausserhalb des Brenners erfolgt, da sich an dieser Stelle die Luft mit dem Gas mischt. Die Verbrennungsgase strömen unter halb des auf dem Beschickungswagen befindlichen Brenngutes-und ebenfalls durch das Brenngut, setzen ihren Weg nach oben längs der Wände des Brennofens fort und werden schliesslich durch die im Ofendach angebrachten Gasabzüge abgeleitet0 Beim Arbeiten in den unteren Temperaturbereichen werden die oberen Luftkammern - wie links in Fig. 2 gezeigt -nach oben geschwenKtF um eine Vorwärmung der Luft zu vermeiden.
In dieser Stellung dienen die oberen Luftkammern lediglich als Durchgänge für die Verbrennungsluft.Ausserdem dient der Luftraum zwischen den Luftkammern und den heissen Auskleidungen der feuerfesten Wandteile als Wärmeisolierung beim Vorherrschen niedrigen Temperaturen, die unterhalb der Abstrahlungstemperatur liegen. Jedoch läast die Isolierwirkung in dem Masse nach, wie die Wärmeübertragung durch Konvektion im höheren Temperaturbereich auf die Übertragung durch Strahlung übergeht. Bei hohen Temperaturen oder zur Beschleunigung der Erwärmung werden die oberen Luftkammern in die Bahn der heissen Abgase, die aufwärts durch die Gasabzüge strömen, nach unten geschwenkt, um die Vorwärmung des Luft vor dem Eilltritt i die Seitenwandkammern zu sichern. Durch ciie erwärmte Verbrennungsluft lassen sich höhere Flammentemperaturen und eine entsprechende Herabsetzung des Brennstoffverbrauchs erzielen. Die höheren Flammentemperaturen ergeben wiederum höhere Brennofentemperaturen und verkürzte Erwärmungszeiten; ausserdem ist es möglich, duch Zuführung eines Luftüberschusses ZU den Brennern Oxydationsflammen zu erzeugen und dadurch Brennofentemperaturen über 2095°C in kürzerer Zeit zu erzielen. Hierbei ruft die hochtemperierte Verbrennungsluft keinerlei Gefahrenmomente in den Brennern hervor, die ja völlig aus feuerfestem Material bestehen; daneben findet die Vermischung des Gases mit der Luft in den Bremierdüsen statt, wo Zündtemperaturen und Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeiten nur eine unwesentliche Rolle spielen-. Im übrigen wird durch diese Art der Vermischung der Luft mit dem Gas die Flcjninen fortpflanzungsgeschwindigkeit wesentlich erhöht, wobei die Wirkung durch Verkürzung der Flammenlänge, insbesondere durch Verwendung von tberschussluft, hervorgerufen wird.
Wird der Brennofen auf einen hohen Temperaturbereich erwärmt, wobei der Isolierungswert des zwischen den Luftkammern und den Ofenwänden gelegenen Luftraumes abnimmt, wird die Luft ausserdem durch Übertragung von Strahlungswärme der heissen Verkleidungen der Ofenwände durch die Seiten- und Rückwandkammern erwärmt. Gleichzeitig dienen die Luftkammern als leichte Isolierung längs der Ofenwände. Dies ist von besonderem Wert, weil die Aussenwandtemperatur ohne die Verwendung dickerer feuerfester Wände und das dadurch bedirgte erhebliche Mehrgewicht herabgesetzt werden kann. Darüber hinaus wird durch das Luftkammersystem die Wärmespeicherung infolge der verminderten statischen Masse wesentlich herabgesetzt, so dass bei der Erwärmung oder Abkühlung des Brennofens erheblich-weniger Zeit zur Erzielung des Wärmegleichgewichts benötigt wird, da die Vorwärmtemperatur für die Luft im Kammersystem genau eingeregit werden kann. Auf diese Weise steht durch Vorwärmung der Verbrennungsluft in den oberen Kammern zusätzliche Wärme zur Verfügung, da eine Wärmeübertragung von den heissen Seitenkammern zur Aussenseite der inneren feuerfesten Wandteile oder heissen Auskleidungen, sowie zu der äusseren, die Luftkammern schützenden Isolierschicht, stattfindet. Das Gegenteil trifft beim Kühlungsvorgang zu, da die oberen Luftkammern nach oben aus der Bahn des Abgasstromes geschwenkt werden können, und die durch die Kammern umlaufende kühlere Luft sich dahingehend auswirkt, dass aie Temperaturen der Auasenflächen der Ofenwände in kürzerer Zeit herabgesetzt erden.
Es wird darauf hingewiesen, dass Druck und Tempert tur der Luft für das System als Ganzes von dem axii Auslass des Gebläses angebrachten inddrosselventil reguliert erden können. Jedoch werden Druck und Temperatur ebenfalls durch den Grad der Einsenkung der oberen Luftkammern in die Bahn des Abgasstromes, und ausserdem durch die Luftablassrohre der Seitenwandkammern und der oberen Luftkammern gesteuert.
Eine Zusammenfassung der zahlreichen Vorteile und Merkmale des beschriebenen Brennofens für hohe Temperaturen ergibt, dass genau regelbare Luftvorwärmtemperaturen una L-lftarücke durch die Verwendung der oberen Luftkammern erzielt werden, indem die letzteren so eingestellt werden können, dass sie den vom Brennofen kommenden Abgasstrom zur Regulierung der Von;-ärmtemperatur abfangen und mit strömungsregelnden Mitteln für das gesamte System, sowie für jede Kammer zwecks Regulierung des Druckes und der Temperatur der den Brennern zugeleiteten Luft zusammenwirken. Das Luftkammersystem führt zu einer erheblichen Verminderung der Dicke der feuerfesten Wände und ermöglicht die Verwendung leichterer feuerfester Materialien, wodurch die Wärmespeicherung herabgesetzt wird und somit schnellere Erwärmung und Abkühlung der Brennofenwände erfolgt. Die Luftkammern dienen der Erwärmung und Abkühlung der äusseren feuerfesten Wandflächen durch die Erzielung beschleunigter Erwärmungs- und Abkühlungsraten und erden im unteren Temperaturbereich durch den zwischen ihnen und den Ofenwänden liegenden Luftraum von den Ofenwänden isoliert, Darüber hinaus ermöglichen die Mischdüsenbrenner eine genauere Regulierung und Kontrolle der Eigenschaften der Flammen sowie der Erwärmung des Brennofens innerhalb des gesamten Temperaturbereiches, Die Steuerung und Überwachung niedriger Temperaturen erfolgt durch die Verwendung von Überschussluft zur Dämpfung der Flamment während sie bei hohen Temperaturen durch die Verwendung von feuerfesten Brennerblöcken, in denen der Verbrelmungsprozess vor sich geht, bewirkt wird. Es handelt sich demnach bei diesem System um ein Rekuperativverfahren, in dem die Wärme der Abgase zur Vorwärmung der Luft verwendet wird, wobei die vorgewärmte Luft höhere Flammentemperaturen ermöglicht und die höheren Abgastemperaturen den Vorwärmvorgang abkürzen, was wiederum zu einer weiteren Beschleunigung der Erhöhung der Flammentemperatur führt.
Obwohl eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde, wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das beschriebene Kammersystem sowie der Brennerteil unabhängig voneinander oder im Zusammenwirken auch in Brennöfen, die von der beschriebenen bevorzugten Form abweichen, beispieles~ weise in der mit Bezug auf den in Fig. 1 gezeigten Brennofentyp allgemein erläuterten Art und Weise verwendet werden können0

Claims

Patentansprüche le Brennofen mit feuerfestem Dach und feuerfesten Wandteilen, die einen geschlossenen Raum für die Erwärmung und das Brennen von Brenngut bilden, mit Brennern, die in Abständen innerhalb des Brennofens angeordnet sind, g e k e n n -z e i c L n e t d u r c h eine obere Luftkammer (35), die sich längs des feuerfesten Daches (22) erstreckt zur Teil eines zu den Brennern (24) führenden Luftkanals bildet, wobei die obere Luftkammer (35) in einem variablen Wärmeaustauschverhältnis mit dem Brennofen steht 20 Brennofen nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , dass Seitenwandluftkammern (3) längs der Seitenwände (19) des Brennofens angeordnet sind, die in Verbindung mit der oberen Luftkammer (75) und den Brennern (24) stehen.
30 Brennofen nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , dass die Luftkammern (35, 38) in äusserem Abstand vom Dach (22) und den Wandteilen (lo) angeordnet sind.
4o Brennofen nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Luftkammern (35, 38) mit einer äusseren leichten Isolierschicht (85, 86) versehen sind, 5.
Brennofen nach einem der Anspruche 1 - 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die obere Luftkammer (35) einstellbar abgestützt ist, damit sie in wärmeübertragende Verbindung mit dem Ofendach (22) gebracht, bzw.
diese Verbindung gelöst werden kann.
6o Brennofen nach einem der Ansprüche 1 - 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n -e t , dass die obere Luftkammer (35) aus einem Paar Luftkammern besteht, die sich nebeneinander längs des Daches (22) erstrecken.
7. Brennofen nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t s dass Abzugsöffnungen (78) im Brennofendach (22) unterhalb der beiden Luftkammern angebracht sind, und dass Flammenablesnkplatten (94) zwischen den Abzugsöffnungen (78) und den inneren Oberflächen der beiden Luftkammern befestigt sind.
80 Brennofen nach Anspruch 2 d a d u r c h g e k e n n -z e i c h ne t , dass die Seitenwandluftkammern (38) in äusseren Aussparungen der Seitenwände des Brennofens angebracht sind, wobei jede der Luftkammern (38) aus einem im allgemeinen rechteckigen, dünnwandigen Mantel mit einer an ihren Aussenflächen angebrachten Isolierschicht (85, 86) besteht und mit der oberen Luftkammer (35) über einen biegsamen Schlauch verbunden ist.
9. Brennofen nach Anspruch 8, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h ein mit den Luftkammern in Verbindung stehendes Abzugsrchr (42), das mit einem Ventil (43) zur Regulierung der Strömung der von den Luftkammern kornmenden Luft durch das Abzugsrohr versehen ieto 10s Brennofen nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , dass das Abzugsrohr (42) einen Kühllufteinlass zur Kühlung der Luft in den Luftkammern besitzt 11o Brennofen nach einem der Ansprüche 1 - 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass jeder Brenner (24j einen feuerfesten, in der feuerfesten Brennofenwand (72) befestigten Breimerblock (100), ein durch den Brennerblock hindurch sich erstreckendes Brennstoffzuleitungs rohr (106) sowie Luftzuleitungsöffnungen (104) besitzt, die mit den Luftkammern in Verbindung stehen und konzentrisch zu der Brennstoffzuleitung (106) angeordnet sind.

120 Brennofen nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , dass der Brennerblock (100) eine kegelige Aussparung (102) besitzt, die sich nach innen von den inneren Enden der Brennstoffleitung (106) erstreckt, und dass ferner Luftzuführungsöffnungen zur Mischung und Verbrennung des Brennstoffes und der Lut angeordnet sind.

150 Brennofen nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , dass die obere Luftkammer (35) zur Verstellung im iJinkel einstellbar gelagert ist.

14 Brennofen, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 - 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass jeder Brenner (24) einen aus feuerfestem Material bestehenden, in der Ofenwand befestigten Brennerblock, eine sich zentral durch den Brennerblock (100) hindurch erstreckende Brennstoffzuleitung (106), keramische, als Luftzuführungsöffnungen dienende und konzentrisch um die Brennstoffzuleitung (106) im Brennerblock angeordnete Rohre (104), sowie eine kegelförmige Aussparung (102) besitzt, die sich: nach innen und von den inneren Enden der Brennstoffzuleitung (106) und den Luftzuführungsöffnungen (104) ausgehend divergierend erstreckt.

L e e r s e i t e