DE2019490B2 - Durchstossofen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen nach dem Gegenstromprinzip arbeitenden Durchstoßofen, insbesondere für warmzuverformende Metallknüppel, dessen Tunnel gegen die Horizontale geneigt ist, in einer tiefer als der Tunneleingang angeordneten Brennkammer mit mindestens einem Brenner endet und einen Rost enthält, auf dem die zu erhitzenden Gegenstände durch den Tunnel hindurchbewegbar sind, und der sich mit zunehmendem Abstand vom Tunneleingang von der Tunneldecke entfernt und bei dem am Tunneleingang ein Vorratsbehälter und eine Einstoßvorrichtung für die Gegenstände angeordnet sind.

Bestimmte Gegenstände aus Metall oder Metalllegierungen, beispielsweise Knüppel aus kupferhaltitigen Metallen, besonders Messing, die beispielsweise zum Gesenkschmieden erhitzt werden sollen, erfordern beim Erhitzen besondere Vorsichtsmaßnahmen, damit sie innen und außen eine gleichmäßige Temperatur erreichen, ohne daß sich ihre Zusammensetzung oder ihr Oberflächenzustand verändert. Vor allem muß verhindert werden, daß die Gegenstände beim Erhitzen harte Teilchen aufnehmen, da solche Teilchen die für die Warmverformung verwendeten Werkzeuge vorzeitig verschleißen und im fertigen Werkstück Einschlüsse oder Hohlräume bilden.

Es sind nach dem Gegenstromprinzip arbeitende Durchstoßöfen bekannt (USA.-Patentschriften 1 362 232 und 1 448 161), die im wesentlichen die eingangs beschriebenen Gattungsmerkmale aufweisen und entweder aus feuerfestem Stein gemauert oder aus einem Metallmantel mit feuerfester Ausmauerung zusammengesetzt sind. Bei solchen Öfen besteht die Gefahr, daß von dem feuerfesten Material feine Teilchen abbröckeln, auf die zu erhitzenden Gegenstände fallen und — mit den beschriebenen nachteiligen Folgen — an diesen haften bleiben. Der Kaminanschluß ist normalerweise unmittelbar am Tunneleingang angeordnet, so daß der Kamin durch den Tunneleingang mehr oder weniger große Luftmengen ansaugt, je nachdem, ob der Tunneleingang zwischen je zwei Beschickungsvorgängen mit einer Klappe verschlossen wird oder ob er ständig offen bleibt und nur während des Beschickens von den zu erhitzenden Gegenständen und gegebenenfalls einer Einstoßvorrichtung mehr oder weniger stark verengt wird. Die Folge sind Temperaturschwankungen und ein unkontrollierter Sauerstoffüberschuß im Tunnel, die beide einen schädlichen Einfluß auf die Beschaffenheit der erhitzten Gegenstände haben können. Schließlich erschwert bei bekannten Durchstoßöfen die am Tunneleingang angeordnete Einstoßvorrichtung die Überwachung des Zustandes der Gegenstände beim Erhitzen und des Rostes, auf dem sich die Gegenstände durch den Tunnel hindurchbewegen; auch die erschwerte Überwachung kann zu einer mangelhaften Beschaffenheit der erhitzten Gegenstände führen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen nach dem Gegenstromprinzip arbeitenden Durchstoßofen der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzubilden, daß er eine schonende Behandlung der zu erhitzenden Gegenstände, insbesondere eine gleichmäßige Erhitzung ohne die Gefahr von Oberflächenverunreinigungen oder -Veränderungen ermöglicht, und dabei den Energieverbrauch gering hält. "

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Tunnel und die Brennkammer aus unter Bildung von Dehnfugen ineinandergreifenden Abschnitten aus nichtrostendem, feuerfestem Metall zusammengesetzt sind, an deren Außenseite die erforderliche Wärmeisolierung angeordnet ist, daß der in bekannter Weise einstellbare Kamin derart in der Nähe des Tunneleingangs angeordnet und eingestellt ist, daß der Tunneleingang selbst zugfrei ist, und daß die mit einstellbarer Geschwindigkeit antreibbare Einstoßvorrichtung vom Tunneleingang wegbewegbar ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Durchstoßofen ist eine Verunreinigung der zu erhitzenden Gegenstände durch Bestandteile der Ofenwand so gut wie ausgeschlossen; außerdem hat die Ofenwand eine lange Lebensdauer und läßt sich ohne größere Betriebsunterbrechung jeweils in einzelnen Abschnitten erneuern. Die Temperatur und Gesamtzusammensetzung im Inneren des Ofens wird von den einzelnen Beschickungsvorgängen nicht beeinflußt und läßt sich daher leichter als bei

zo bekannten Durchstoßöfen konstant halten, wodurch neben der Beschaffenheit der erhitzten Gegenstände auch die Wirtschaftlichkeit des Erhitzungsvorganges günstig beeinflußt wird. Die mit einstellbarer Geschwindigkeit antreibbare Einstoßvorrichtung ermöglicht es, die Verweilzeit der einzelnen Gegenstände im Tunnel so einzustellen, daß die erwünschte Temperatur gerade erreicht wird; andererseits läßt sich der Tunnel durch einfaches Wegbewegen, insbesondere Wegschwenken der Einstoßvorrichtung jederzeit zugänglich machen und dadurch leicht überwachen und nötigenfalls durch Verstellen des Rostes an Gegenstände verschiedener Abmessungen anpassen. Die Temperatur und Gaszusammensetzung im Inneren des Ofens und somit die Beschaffenheit der erhitzten Gegenstände, aber auch die Wirtschaftlichkeit des Ofens lassen sich günstig beeinflussen, wenn gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal der in bekannter Weise als Rekuperator doppelwandig ausgebildete Kamin einen zum Regeln seines Durchsatzes mehr oder weniger weit in seinen von den Verbrennungsgasen durchströmten Teil einschiebbaren Stopfen enthält, der zwischen sich und der außen vom vorzuwärmenden Gas umströmten Kaminwand einen Kanal von ringförmigem Querschnitt freiläßt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 einen nach dem Gegenstromprinzip arbeitenden, fahrbaren Durchstoßofen im senkrechten Längsschnitt und

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie a-a in Fig. 1.

Der dargestellte Ofen ist auf einem Gestell 1 mit vier schwenkbaren Rädern 11 und 12 aufgebaut. Das Gestell 1 läßt sich mit mehreren Hubvorrichtungen 13 an der Verwendungsstelle aufbocken.

Zum Ofen gehört ein Tunnel 2, dessen Wand mit 20 bezeichnet ist, und der in einer Brennkammer 3 mit einer Wand 30 endet. Die Wände 20 und 30 bestehen aus feuerfestem, nichtrostendem Metall und sind in mehrere Abschnitte 201, 202 und 301, 302 unterteilt, die mit Spielraum für Dehnungen ineinandergefügt sind und einen abgerundeten Umriß haben. Die Brennkammer 3 hat einen größeren Querschnitt

^e5 als der Tunnel 2 und ist mit diesem durch eine im wesentlichen ebene Wand 31 verbunden, an der mindestens ein Brenner 4 mit kurzer Flamme angeordnet ist.

Die vom Tunnel 2 und der Brennkammer 3 gebildete Anordnung ist gegen die Horizontale geneigt, so daß die Brennkammer auf geringerer Höhe angeordnet ist als der Eingang 21 des Tunnels. In der Nähe des Tunneleingangs 21 ist der Tunnel an der Stelle 22 an einen Kamin 5 angeschlossen, der das innere Teil eines Wärmetauschers bildet. Den äußeren Mantel des Wärmetauschers bildet ein Rohr 51, das von der durch ein Rohr 511 eintretenden und durch ein Rohr 512 austretenden Verbrennungsluft der Brenner 4 durchströmt ist. Dieser Kreislauf ist durch ein Sicherheitsventil 53 gegen eine zufällige Verstopfung gesichert. Der Durchsatz des Kamins 5 ist mit einem Stopfen 52 einstellbar, der, je nach dem, wie weit er in den Kamin hineinragt, auf einer mehr oder weniger großen Länge nur einen kleinen Durchlaßquerschnitt für die Verbrennungsabgase frei läßt.

Der Tunnel 2 und die Brennkammer 3 weisen wärmedämmende Verkleidungen 23 und 33 auf, von denen diejenige der Brennkammer einer höheren Temperatur standhalten muß als die Verkleidung des Tunnels. Ein Schauloch 32 ermöglicht es, das Innere der Brennkammer 3 zu beobachten und die Temperatur der Werkstücke am Ende der Erhitzung zu messen. An der tiefstgelegenen Stelle der Brennkammer 3 ist eine Austrittsöffnung 34 mit einer Rutsche 341 vorgesehen, von der die Werkstücke oder Barren auf eine Beschickungsvorrichtung des Warmverformungswerkzeugs fallen. In F i g. 1 ist die Rutsche als Rinne mit einem von einem Elektromotor 342 betätigten Vibrator dargestellt, doch könnte, je nach der zu überbrückenden Entfernung und dem zu überwindenden Höhenunterschied, eine andere Vorrichtung vorgesehen sein.

Im Inneren der vom Tunnel 2 und der Brennkammer 3 gebildeten Anordnung ist ein über das obere Ende 21 des Tunnels hinausragender Tragrost 6 angeordnet, der im dargestellten Beispiel die Erhitzung von in vier Reihen 71 bis 74 nebeneinander angeordneten Barren ermöglicht. Die Erhitzung in mehreren Reihen verkürzt den Ofen, verkleinert dessen Platzbedarf und vermindert die Wärmeverluste im Vergleich mit einer einzigen Reihe von großer Länge.

Beim dargestellten Beispiel umfaßt der Rost 6 gemäß F i g. 2 vier Paare von Stangen 61, 62, von denen jedes Paar eine der Barrenreihen 71 bis 74 trägt. Die Stangen 61, 62 bestehen aus nichl rostendem, feuerfestem Metall, sind miteinander verstrebt und durch Füße 64, 65 abgestützt, mit denen sich der Rost 6 in der Höhe einstellen läßt. Die Einzelteile des Rostes sind durch Schweißen zusammengefügt. Der Abstand des Rostes 6 vom Deckengewölbe des Tunnels 2 nimmt mit zunehmendem Abstand vom Eingang 21 des Ofens zu.

Am oberen Ende des Ofens ist ein Barrenbehälter 63 vorgesehen, von dem aus die vier Barrenreihen beschickt werden. Der Behälter 63 kann seinerseits entweder von Hand oder von einer nicht dargestellten, selbsttätigen Beschickungsvorrichtung beschickt werden. Für den Vorschub der Barren auf dem Rost 6 ist ein Satz von, im dargestellten Beispiel, vier Schubstangen 81 vorgesehen, von denen jede einzeln von einem Exzenter 83 betätigt ist, der seinerseits von einem Motor mit regelbarem Untersetzungsgetriebe 84 angetrieben wird. Die vom Untersetzungsgetriebemotor 84 und den Schubstangen 81 gebildete Anordnung läßt sich durch Schwenkung um eine Achse 85 versenken, so daß der Rost 6 herausgezogen oder eingesetzt werden kann. Es ist somit möglich, verschieden gestaltete Roste je nach dem Durchmesser der zu erhitzenden Barren oder Knüppel einzubauen. Der Ofen arbeitet folendermaßen: In einer ersten Phase der Erhitzung werden die von den Schubstangen 81 auf den Rost 6 geschobenen Barren durch Konvektion von den mit zunehmender Annäherung der Barren an die Brennkammer 3 immer heißer werdenden Verbrennungsabgasen erhitzt. Die Erhitzung

ίο durch Konvektion wird durch die Anordnung des Rostes 6 verstärkt, der dem Deckengewölbe und somit dem Bereich, in dem die heißesten Gase strömen, um so näher ist, je mehr mit zunehmender Entfernung von der Brennkammer die Erwärmung durch Konvektion gegenüber der Erwärmung durch Strahlung im Vordergrund steht.

In dem Maß, in dem sich die Barren fortbewegen, begegnen sie zunehmend heißeren Gasen, und die Bedeutung der Strahlung wächst, um schließlich zu überwiegen. In einer zweiten Phase jedoch, die in der Brennkammer 3 endet, deren Wände auf die Barren strahlen, ist die Verbrennung so eingerichtet, daß die Barren dem Anprall der Brennerflammen entzogen sind und die Verbrennung vollständig abgeschlossen ist, wenn die heißen Gase auf die Barren treffen. Am Ende der Erhitzung fallen die Barren auf die Rutsche 341 und gelangen von dort zu der Warmverformungsvorrichtung.

Die Erhitzung findet somit allmählich, gleichmäßig und ohne Überhitzung statt, so daß sich die Oberfläche der Metallbarren nicht verändert. Die Temperatur läßt sich mit einem Pyrometer durch das Schauloch 32 messen.

Die Flammen der Brenner 4 sollen kurz eingestellt sein, damit jegliche Sekundärverbrennung im Tunnel 2 und im Kamin 5 vermieden ist, da diese den thermischen Wirkungsgrad verschlechtern würde. Außerdem soll auch in Höhe der am stärksten erhitzten Barren jegliche Verbrennung vermieden werden, da diese Barren leicht oxydierbar sind. Es ist daher erforderlich, eine möglichst geringe Luftmenge zu verwenden, woraus sich die größtmögliche Temperatur in der Brennkammer und der größtmögliche Wirkungsgrad ergeben.

Die Wirtschaftlichkeit wird durch die Verwendung des als Wärmetauscher ausgebildeten Kamins noch erhöht: Die Verbrennungsluft für die Brenner 4 gelangt durch das Rohr 511 in den engen, den Kamin umgebenden Innenraum des Rohrs 51 und tritt durch das Rohr 512 aus, um im vorgewärmten Zustand in die Brenner zu gelangen. Im Innenraum des Rohrs 51 sind Führungsbleche 513 vorgesehen, die dafür sorgen, daß die Luft den Kamin 5 umströmt. Der Stopfen 52 zwingt die Verbrennungsabgase, unter den gleichen Bedingungen an der Innenwand des Kamins 5 entlangzuströmen.

Die bestmögliche Wirkung wird erreicht, wenn die gesamte Menge der Verbrennungsabgase durch den Kamin 5 hindurchströmt, in diesen andererseits aber keine durch den Eingang 21 des Tunnels 2 angesaugte Kaltluft gelangt. Am Tunneleingang 21 ist deshalb eine Wachflamme 24 angeordnet, an der man sich auf einfache Weise vergewissern kann, daß in dieser Ebene keinerlei Strömung stattfindet. Es genügt, den Stopfen 52 derart in der Höhe einzustellen, daß die Wachflamme senkrecht bleibt.

Die Zeitabstände, in denen die Barren 71 bis 74 den Ofen verlassen, sind durch die Einstellung des

Regelgetriebes 84 festgelegt; die Erhitzung wird entsprechend an den Brennern 4 eingestellt.

Wenn auch der beschriebene Ofen in erster Linie zum Erhitzen von Gesenkschmiederohlingen aus Kupfer oder Messing vorgesehen ist, läßt er sich doch auch zum Erhitzen von Werkstücken aus reinen oder legierten Nichtkupfermetallen verwenden, bei denen es auf eine allmähliche Erwärmung ohne die Gefahr einer Oberflächenveränderung ankommt; auch in solchen Fällen lassen sich die wirtschatlichen Erfordernisse eines guten Wirkungsgrades und einer hohen Produktivität erfüllen.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Nach dem Gegenstromprinzip arbeitender Durchstoßofen, insbesondere für warmzuverformende Metallknüppel, dessen Tunnel gegen die Horizontale geneigt ist, in einer tiefer als der Tunneleingang angeordneten Brennkammer mit ao mindestens einem Brenner endet und einen Rost enthält, auf dem die zu erhitzenden Gegenstände durch den Tunnel hindurchbewegbar sind, und der sich mit zunehmendem Abstand vom Tunneleingang von der Tunneldecke entfernt, und bei dem am Tunneleingang ein Vorratsbehälter und eine Einstoßvorrichtung für die Gegenstände angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Tunnel (2) und die Brennkammer (3) aus unter Bildung von Dehnfugen ineinandergreifenden Abschnitten (201, 202; 301, 302) aus nichtrostendem, feuerfestem Metall zusammengesetzt sind, an deren Außenseite die erforderliche Wärmeisolierung (23; 33) angeordnet ist, daß der in bekannter Weise einstellbare Kamin (5) derart in der Nähe des Tunneleingangs (21) angeordnet und eingestellt ist, daß der Tunneleingang selbst zugfrei ist, und daß die mit einstellbarer Geschwindigkeit antreibbare Einstoßvorrichtung (81) vom Tunneleingang wegbewegbar ist.

2. Durchstoßofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in bekannter Weise als Rekuperator doppelwandig ausgebildete Kamin (5) einen zum Regeln seines Durchsatzes mehr oder weniger weit in seinen von den Verbrennungsgasen durchströmten Teil einschiebbaren Stopfen (52) enthält, der zwischen sich und der außen vom vorzuwärmenden Gas umströmten Kaminwand einen Kanal von ringförmigem Querschnitt freiläßt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen