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Einrichtung zur Umwälzung der Ofenatmosphäre von Tunnelöfen quer zur
Ofenlängsachse.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Umwälzung der
Ofenatmosphäre der Vorwärm- und/oder Kühlzone von Tunnelöfen, mit im wesentlichen
im Gegenstrom zum Brenngut bewegter Atmosphäre, quer zur Ofenlängsachse, mit einer
Reihe von Gebläsen, die die Ofengase aus in Richtung der Ofenlängsachse hintereinanderliegenden
Bereichen des Ofentunnels absaugen und über Gruppen hintereinanderliegender Einblaseleitungen
in den Ofentunnel wieder zurückführen in der Weise, daß jedem Gebläse mehrere in
Ofenlängsrichtung aufeinanderfolgende
Absaugestellen und Blaseleitungen
zugeordnet sind und alle Blaseleitungen, außer höchstens einer direkt als Einblaseleitung
wirkenden, mit den Blaseleitungen des jeweils vorhergehenden und nachfolgenden Gebläses
zu einer Anzahl von aufeinanderfolgenden Einblaseleitungen zusammengeführt und in
ihren Durchlässen so eingerichtet sind, daß die von den Einblaseleitungen ausgestoßenen
Mischgasströme von Einblaseleitung zu Einblaseleitung fortlaufend unterschiedliche
auf die fortlaufende Veränderung der Ofentunneltemperatur abgestimmte Temperaturen
aufweisen.
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Eine derartige Einrichtung ist beispielsweise aus der deutschen Patentschrift
1 170 857 bekannt.
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In Ausgestaltung der bekannten Einrichtung kennzeichnet sich die
Erfindung dadurch, daß die Mündungen der Einblaseleitungen jeweils als quer zur
Ofenlängsrichtung verlaufende wenigstens gruppenweise geschlossene Reihen von WirbeldUsen
ausgebildet sind.
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Eine besondere Ausführung der Erfindung besteht darin, daß die einzelne
Wirbeldüse durch die windschiefe Zusammenführung von zwei Kanälen gebildet wird,
die an die einfache Einblaseleitung oder je für sich an getrennte Stränge der für
diesen Fall zumindest im Bereich der Wirbeldüsenreihe zweisträngig ausgeführten
Einblaseleitung anschließen.
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Die bekannte Einrichtung verfolgt den Zweck, die in der Vorwärm-
und/oder Kühlzone durch verschiedene Einflüsse bedingte Temperaturungleichmäßigkeit
über den Ofenquerschnitt durch Überlagerung einer Querumwälzung fieber die Ofenlängsströmung
zu
mildern. Dabei gestattet die vorgesehene Mehrzahl der jedem Gebläse zugeordneten
Blaseleitungen und ihre Verbindung mit den Blaseleitungen des jeweils vorhergehenden
und nachfolgenden Gebläses zu einer Anzahl aufeinanderfolgenden Einblaseleitungen,
eine größere Anzahl von für den Temperaturausgleich wirksamen Einblaseleitungen
vorzusehen, als Gebläse eingesetzt sind. Die so mit billigen Mitteln erreichbare
größere Anzahl von Einblaseleitungen erlaubt eine feinstufigere Beeinflussung der
Temperaturverteilung.
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Es ist verständlich, daß die von den Einblaseleitungen ausgestoßenen
Gasströme von Einblaseleitung zu Einblaseleitung fortlaufend unterschiedliche auf
die fortlaufende Veränderung der Ofentemperatur abgestimmte Temperaturen aufweisen
müssen, wenn dem Abbau der Temperaturungleichmäßigkeiten in vollem Umfang gedient
werden soll.
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Mit der bekannten Einrichtung ist dies denn auch leicht möglich.
Die beiden, jeweils zu einer Einblaseleitung zusammengeführten, Blaseleitungen sind
aufeinanderfolgenden Gebläsen zugeordnet, die aus in Ofenlängsrichtung aufeinanderfolgenden
Bereichen der Vorwärm- oder Kühlzone ansaugen, die in Ofenlängsrichtung naturgemäß
fortlaufend unterschiedliche Temperaturen aufweisen. Somit blasen aufeinanderfolgende
Gebläse das Gas auch mit unterschiedlichen Temperaturen in die Blaseleitungen. Durch
entsprechende Einrichtung der Durchlässe der jeweils zu einer Einblaseleitung zusammengeführten
Blaseleitungen wird das Mischungsverhältnis der verschieden temperierten Gasströme
eingestellt und damit
jene Temperatur des von der Einblaseleitung
schließlich ausgestoßenen Mischgasstromes erreicht, die der Forderung der Abstimmung
auf die fortlaufende Veränderung der Ofentemperatur angepaßt ist.
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Es hat sich gezeigt, daß die erfolgreiche Beeinflussung der Strömungsverhältnisse
und damit des Temperaturfeldes im Ofen durch die Querumwälzung vor allem davon abhängt,
wieweit es gelingt, die im Bewegungsspalt zwischen Brennguteinsatz und Ofentunnel
voreilende Längsströmung der Ofenatmosphäre zu drosseln bzw. in die Zwischenräume
des Brennguteinsatzes abzulenken. In diesem Sinne auf die Strömung vor allem im
Deckenspalt Einfluß zu nehmen, ist vorteilhaft und dies besonders in der Vorwärmzone,
weil hier das unerwünschte Temperaturgefälle im Brennguteinsatz von oben nach unten
auch noch durch das mitaufzuwärmende und daher in der Temperatur zurückbleibende
Ofenwagenplateau sowie durch den Auftrieb der Ofenatmosphäre an sich begünstigt
wird.
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Es ist daher die Regel, die Einblaseleitungen für die Querumwälzung
in der Ofendecke münden zu lassen, wobei die Mündungen bei Öfen mit Brennguteinsätzen
in Stapelform und zwischen den Stapeln freigelassenen Setzgassen zur leichteren
Ablenkung der.Deckenspaltströmung im Bereich von Setzgassen angeordnet werden.
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Obwohl solcherart bereits mit der bekannten Einrichtung gewisse Teilerfolge
im Temperaturausgleich über den Tunnelofenquerschnitt erzielt worden sind, kann
der Grad der
Drosselung und Ablenkung der Spaltströmung und damit
der Temperaturausgleich noch wesentlich verbessert und dabei außerdem zum Vorteil
der Brennqualität vor allem sanfter gestaltet werden durch eine besondere Ausgestaltung
der bekannten Einrichtung. Diese Ausgestaltung ist Gegenstand der vorliegenden durch
ihre Kennzeichen eingangs festgelegten Erfindung. Wenn dabei von geschlossenen Reihen
von Wirbeldüsen die Rede ist, sei dies so verstanden, daß die Wirbeldüsen so eng
aneinandergereiht sind, daß die von ihnen in deren Achse in Rotation versetzten
und also mit Drall ausgestoßenen Gasströme zusammen einen geschlossenen Gasschleier
bilden.
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Die verbesserte Wirkungsweise der durch die Erfindung ausgestalteten
bekannten Einrichtung ist einmal daraus zu erklären, daß die mit Drall in den Ofentunnel
eingeblasenen Gasströme bei gleichen Mengen und Querschnitten einen höheren Energieinhalt
als solche ohne Drall, d.h. unverwirbelte, aufweisen und daher geeignet sind, die
Spaltlängsströmung intensiver zu drosseln und abzulenken. Zudem arbeiten sich die
dicht aneinander anschließenden Wirbelströme der Querumwälzung sanfter in die Längsströmung
ein und schließen so die Ausbildung ausgeprägter Schlieren kälterer oder wärmerer
Gasströme aus, die vor allem keramischem Brenngut abträglich sind. Schließlich führt
die leichtere Vermischung der verwirbelten Querströmung mit der Längsströmung dazu,
daß der an einer Einblasestelle eingeblasene Gasstrom früher im Inneren des Ofenquerschnitts
wirksam wird und nicht vorerst zum
größeren Teil von dem allerdings
abgelenkten Längsstrom in den fortgesetzten Spalt gedrängt wird.
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Die besondere, eingangs ebenfalls gekennzeichnete, Ausführung der
Erfindung mit Wirbeldüsen, die-durch die windschiefe Zusammenführung von je zwei
Kanälen gebildet werden und an ein- oder zweisträngig ausgeführte Einblaseleitungen
anschließen, bietet hauptsächlich bauliche Vorteile im Hinblick darauf, daß die
Wirbeldüsen und zweckmäßig auch die Einblaseleitungen im tunnelseitig gelegenen
feuerfesten Teil der Ofenmauerung unterzubringen sind. Die einfache Ausführung der
Wirbeldüse durch die Zusammenführung zweier Kanäle kommt der Ausführung aus feuerfester
Grobkeramik besonders entgegen, desgleichen eignet sich vor allem die zweisträngige
Ausführung der Einblaseleitungen für die raumsparende Einfügung der Einblaseleitungen
samt den die Düsen bildenden Kanälen in übliche Hängedeckenkonstruktionen.
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An Hand der Zeichnung, in der nach den wechselseitigen Schnittbezeichnungen
A-B und C-D in Fig. 1 ein Längsschnitt durch den Tunnelofen im Bereich der Vorwärm-
oder Kühlzone, und in Fig. 2 ein Querschnitt durch den oberen Teil desselben als
Ausführungsbeispiel wiedergegeben sind, wird die Erfindung näher erläutert. Fig.
3 zeigt schematischperspektivisch eine Wirbeldüsenanordnung.
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Die schraffierten Flächen stellen in den Fig.l und 2 die Schnittflächen
durch den Ofenkörper 1 und die Ofenwagen 2 dar. Ofenkörper 1 und Wagen 2 umhüllen
den Ofentunnel.
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Innerhalb des Ofentunnels sind die für das Ofengas durchlässig
gesetzten
Brenngutstapel 3 auf den Tunnelofenwagen 2 aufgebaut. Zwischen den Stapeln 3 liegen
die Setzgassen 4. Der sogenannte Bewegungsspalt zwischen Brenngutstapel 3 und Ofenkörper
1 zerfällt in den Deckenspalt 5 und die beiden Seitenspalte 6. Die Wagen 2 mit den
Brenngutstapeln 3 bewegen sich absatzweise auf Wegstrecken entsprechend der Teilung
der Setzgassen 4 oder Vielfacher derselben in Richtung des Pfeiles 7. Der in die
Gegenrichtung weisende Pfeil 8 gibt die Richtung der Längsströmung der Ofenatmosphäre
an. Die Gebläse 9 saugen die Ofengase aus in Richtung der Ofenlängsachse hintereinanderliegenden
Bereichen des Ofentunnels über die Absaugestellen lo ab und führen diese über die
Blaseleitungen 11 den Einblaseleitungen 12 zu, welche sich im Bereich der Düsen
13 in je zwei Stränge 12' gabeln. Dabei sind alle Blaseleitungen 11, außer der im
Beispiel im GeblAsebengsh liegenden und direkt als Einblaseleitung wirkenden, mit
den Blaseleitungen des jeweils vorhergehenden und nachfolgenden Gebläses zu einer
Anzahl von aufeinanderfolgenden Einblaseleitungen 12 zusainmengeführt.
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Die Blaseleitungen 11 sind mit unterschiedlichen Querschnitten dargestellt,
um jene Durchlässe anzudeuten, die bewirken, daß die von den Einblaseleitungen über
ihre besonders ausgebildeten Mündungen 13 ausgestoßenen Mischgasströme von Einblaseleitung
zu Einblaseleitung fortlaufend unterschiedliche, auf die fortlaufende Veränderung
der Ofentunneltemperatur abgestimmte Temperaturen aufweisen. In diesem Sinne gilt
ftir die in der Zeichnung gewählte Anordnung der Gebläse 9,
daß
die Blaseleitungen 11 uso kleinere Durchlässe aufweisen, je großer der Abstand der
zugeordneten Einblaseleitung 12 vom Gebläse 9 ist. Die unterschiedlichen Durchlässe
können natürlich auch durch besondere, nicht dargestellte, Drosselorgane, wie Schieber
usw., bewirkt oder mitbeeinflußt werden.
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Die quer zur Ofenlängsrichtung verlaufenden, jeweils einen geschlossenen
Gasschleier bewirkenden Reihen von Wirbeldüsen 13 bilden die Mündungen der Einblaseleitungen.
Die Wirbeldüsenreihen sind in den Bereichen von Setzgassen 4 vorgesehen und werden
so durch ihre Lage der Aufgabe, die Längsströmung der Ofengase im Deckenspalt 5
mittels des von ihnen gebildeten Gasschleiers zu drosseln und in die Zwischenräume
des Brennguteinsatzes abzulenken, in besonders hohem Maße gerecht. Zudem bieten
die Setzgassen den Wirbeln 14 des Gasschleiers den erweiterten Raum, um sich sanft,
d.h. ohne ausgeprägte sprunghafte Übergänge, in den Längsstrom der Ofenatmosphäre
einzurühren.
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Um ein Verwerfen der Ofenlängsströmung zu vermeiden, empfiehlt es
sich, den Drehsinn der Wirbeldüsen 13 fortlaufend von Düse zu Düse zu wechseln und
allenfalls der Symmetrie des Ofens folgen zu lassen, wie dies durch die Wirbeldarstellung
14 in Fig. 2 angedeutet wurde.
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Die spezielle Ausbildung der einzelnen Wirbeldüsen 13 durch die windschiefe
Zusammenführung von zwei Kanälen 15, welche im Beispiel je an einen getrennten Strang
12' der Einblaseleitung 12 anschließen, ist vor allem der Fig. 3 im Detail zu entnehmen.
Die perspektivische Darstellung gilt
als Schema für den herausgegriffenen
Teil des Systems von Kanälen, welche als Aussparung in der aus.keramischen Formsteinen
gebildeten Deckenmauerung zu verstehen sind. Die Fig.3 veranschaulicht auch die
Bildung der Wirbel 14 und den Wechsel der Drehrichtung derselben von Düse zu Düse
13 durch die wechselnde Anordnung der Paare von Kanälen 15 zueinander. Im übrigen
ist die aus Fig. 3 ersichtliche Wirbeldüsenausführung nur ein Beispiel für eine
sehr große Zahl möglicher Ausführungsformen, wobei auch solche aus Metall in Betracht
kommen.
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Im ganzen soll Klarheit darüber bestehen,daß es zweckmäßig sein kann,
die Zahl der Düsenreihen zu vermehren, etwa indem man jeder Setzgasse 4 eine Düsenreihe
zuordnet. In diesem Falle wäre die Zahl der Lüfter nicht unbedingt zu vermehren,
d.h., daß auch das Verhältnis von Lüftern zu Düsenreihen, das durch Fig. 1 am dargestellten
Ausführungsbeispiel gegeben ist, keine einschränkende Bedeutung hat.