DE2233713C3 - Strahlwand-Infrarotgasbrennerbeheizter Wannenofen - Google Patents

Description

dem imraiui-vjaaui<-um<_. _v.^_{; β}

(B) in unmittelbarer Nachbarschaft zu det Wapnenaußensdte montiert ist

2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Hilfsrahmen (17) um eine unten liegende, wannenseiten-parallele Achse nach außen 20 abschwenkbar ist.

3. Ofen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanne eine so große Länge hat, daß die von den Brennern

_. r ■ .«, nfpn eemäß der Erfindung dadurch, daß die wSnefnen Rahmen eingehängt ist. der aus einem Wanne in einen na _ ^ _verbundenen Profilteilen

_{E1 m} „en seitlichen öffnungen des ts je ein Hilfsrahmen angeordnet ist, an • aus dem Infrarot-Gasbrenner gebildete Strahlwano'in unmittelbarer Nachbarschaft mit der WannLußenseite montiert ist Da die Infrarot-Gasbreiner unter bwußtem Verzicht auf Konvektionshei-,0 zuni mit minimalstem Abstand vor der Wanne zur Strahlungsbeheizung angeordnet sind erg.b sich ein aißerordentlich hoher Anteil von an den Wandinhalt abgegebener Wärmemenge im Verhältnis zur erzeugten Wärme, wobei die verschwindende Eigenwarme der Strahlwand ,5 Profilteile eine feinfühlige Regelung der Wannentempe-

ratur erlaubt ,

Zweckmäßigerweise ist jeder HiI srahmen um eine ,inten liegende, wannenseite-parallele Achse nach äXn Senkbar, so daß die Wartung der Brenner Reichert wird. Die Länge der Wanne ist vorte.lhafterweise so groß, daß die von den Brennern bestrahlten Wannenseitenflächen mehr als die Hälfte der Gesamtfläche der Wanne ausmachen. Durch diese Wahl der Wannengeometr.e wird die Heizleistung des Ofens b c>_ui:«m;»»h kann der schma e und

ig 1 jedocn im teilweise auigv^.^^..^...-" ·

Fi g 3 einen Rahmen mit einer Anzahl von Brennern des Ofen-- von F i g. 1 bzw. 2 im seitlich herausgeklappten Zustand. . ... Fig.4 einen Schnitt im Verlauf einer Linie 4-4 von

Fig. 2,und . .

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines einzelnen

bestrahlten Wannenseitenflächen (15) mehr als die 25 weiter erhöht. Schließlich kann der schmale und Hälfte der Gesamtfläche der Wanne (11) ausmachen. abgedichtete Zwischenraum zwischen den bestrahlten 4. Ofen nach einem der vorstehenden Ansprüche, Wannenseitenflächen und den Strahlungsschirmen an dadurch gekennzeichnet, daß der schmale und einen Abgasabzug angeschlossen sein, so daß die abgedichtete Zwischenraum zwischen den bestrahl- Abgase auf direktem Wege abgeleitet werden können. ten Wannenseitenflächen und den Strahlungsschir- 30 Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeimen an einen Abgas-Abzug (49) angeschlossen ist. spiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die

Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen erfindungsgemäßen Ofen in perspektivischer Gesamtdarstellung,

Die Erfindung betrifft einen nach außen thermisch 35 Fig.2 eine ähnliche Darstellung des Ofens von isolierten Ofen zum Beheizen von geschmolzenen, in Fig. 1, jedoch im teilweise aufgebrochenen Zustand, eine wärmeleitende Wanne eingebrachten Stoffen mit ' ^:* ~^{: A}"-*-^hl >— R-nr

mehreren, an wenigstens einem Paar gegenüberliegender Wannenseiten angeordneten, durch Infrarot-Gasbrenner beheizte Strahlwänden. 4° Dieser aus der US-Patentschrift 22 62 609 bekannte

Ofen ist wegen seiner wärmeschluckenden Mauer- r ig. ~> >.·■·>■ y*-~,

werksauskleidung nicht nur aufwendig, sondern folgt Brenners aus dem Ofen, erwünschten Änderungen der Heiztemperatur nur mit In den Fig. 1 bis 3 der Zeichnung ist ein

erheblicher Verzögerung. Die Aufheizzeit ist ebenfalls 45 Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ofens entsprechend lang. Ferner sind zur Steuerung der mit einigen freigelegten Einzelheiten dargestellt. Das Heizleistung verschiedene Schieber in einem die ganze zentrale Kernstück des Ofens ist ein Gefäß 10 aus einem Wanne unigebenden Gaskanal vorgesehen, um die in Material, welches für die auftretenden Temperaturen den Abgasen enthaltende Wärme durch geeignete und zur Aufnahme des zu beheizenden Materials Gasführung auszunutzen. Trotz der Schieber bleiben die 5° geeigne: ist. Zwecks guter Wärmeübertragung hat das Wärmeverluste relativ hoch. Gefäß 10 vorzugsweise die Form eines schmalen

In »Stahl und Eisen 84« (1964) Nr. 12, Seiten 713 bis hochkantstehenden rechteckigen Quaders mit offener 722 werden Erfahrungen mit einem strahlwand-beheiz- Oberseite. Das Gefäß 10 ist vorzugsweise langer als ten Röhrenver/inkungsofen mitgeteilt, wobei unter breit und bietet zwei im wesentlichen parallele anderem das Mauerwerk des Ofens aus wärmedämmen- 55 großflächige Seitenwände. Diese großflächigen Seitenden Stoffen ausgeführt ist, so daß sein Speichervermö- wände beinhalten vorzugsweise mehr als die Hälfte der gen außerordentlich gering ist. Durch die Verwendung Gesamtoberfläche des Gefäßes 10. Es könnten auch von Feuerleichtsteinen kann man damit zwar die andere Gefäßformen verwendet werden; im Sinne der Anheizzeit des Ofens verkürzen, jedoch bleibt eine Erfindung ist es jedoch erwünscht, ein Gefäß zu Feinregulierung der Temperatur des Wanneninhalts 60 verwenden, welches einen hohen Flächenanteil pro noch immer problematisch und die Wirtschaftlichkeit Volumeneinheit aufweist.

des Ofenbetriebs ist wegen der relativ ungünstigen Ein kragenförmiger Rand 12 an der Oberseite des

Wärmebilanz nicht zufriedenstellend. Gefäßes 10 gestattet in einfahcer Weise das Einhängen

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, des Gefäßes in einen Rahmen 13. Wie aus der Zeichnung

einen Ofen der genannten Art zu schaffen, bei dem die 65 zu entnehmen ist, besteht dieser Rahmen 13 aus einer

Wannentemperatur feinfühlig steuerbar und mit einem einfachen Konstruktion aus Winkeln, Rohren und

günstigeren Wirkungsgrad beheizbar ist. Durchlässen. Es wäre denkbar, das Gefäß 10 zusätzlich

Die Lösung der Aufgabe gelingt bei dem eingangs mit seinem Boden au⁽ feuerfesten Steinen od. dgl. zu

stützen. Diese Maßnahme empfiehlt sich besonders bei Gefäßen bzw.Tiegeln mit geringer Festigkeit.

Gruppenanordnungen B von Infrarot-Gasbrennern j4 sind so angeordnet, daß ihre Strahlungsflächen senkrecht auf die dicht daneben liegenden Seitenflächen 45 und t6der Seitenwand des Gefäßes 10 gerichtet sind. Es ist möglich, diese Gruppenanordnungen B je nach erwünschter Wärmezufuhr verschieder» anzuordnen und zu verteilen. Die Gasbrenner 14 sind in konventioneller Weise an einem beweglichen Rahmen 17 aus Metallprofilen befestigt. Gemäß F i g. 2 ist der Rahmen 17 im wesentlichen rechteckig ausgebildet und enthält fünf vertikale Reihen von Gasbrennern 14. Jeder Seitenfläche 15 und 16 des Gefäßes 10 liegt eine derartige Brenneranordnung mit einem zugehörigen Rahmen 17 gegenüber. Soll die Wärmezufuhr noch weiter gesteigert werden, so kann man entsprechende Brenneranordnungen zusätzlich an den Schmalseiten und/oder unter dem Boden des Gefäßes 10 anordnen.

Ein Versorgungssystem M führt den Brennern 14 vorgemischte Mengen eines gasförmigen Brennstoffes und Luft zu. Zu diesem Versorgungssystem M gehört ein Anschluß 18 mit großem Durchmesser, der sich an einer Schmalseite und unterhalb des Bodens des Ofens befindet. Ein Anschlußende 19 des Anschlusses 18 ist in geeigneter Weise mit einem Vormischer für Gas und Luft (nicht dargestellt) verbunden. Unterhalb der beiden Seitenflächen 15 und 16 des Gefäßes 10 befindet sich je eine Verteilerleitung 20, welche an den jeweils zugeordneten Rahmen 17 und die darin befindlichen Gasbrenner 14 angeschlossen ist.

Beide Verteilerleitungen 20 sind mit der Haupt-Anschlußleitung 18 über je einen Drehanschluß 21 verbunden, welcher ein Verdrehen der Verteilerleitung 20 gegenüber der Anschlußleitung 18 gestattet, ohne daß Leckverluste auftreten. Zur Halterung der Verteilerleitungen 20 dienen Ausleger 22. Von der Verteilerleitung 20 geht für jede vertikale Brennerreihe ein Verbindungsrohr 23 ab.

Jeder der beiderseits der Seitenflächen 15 und 16 des Gefäßes 10 je eine Gruppenanordnung B von Gasbrennern 14 tragenden Rahmen 17 läßt sich an seiner Unterkante im wesentlichen um die Mittelachse seiner zugeordneten Verteilerleitung 20 wegklappen. Im angeklappten Zustand (Fig. 2) wird der Rahmen 17 durch einen Riegel 24 arretiert. In dieser Stellung liegen sämtliche Gasbrenner 14 in einer wesentlichen vertikalen Ebene dicht neben der gegenüberliegenden Seitenfläche 15 bzw. 16 des Gefäßes 10. (Siehe hierzu Schnittbild F i g. 4.)

Wie bereits erwähnt, erlauben die Drehanschlüsse 21 der Verteilerleitungen 20 das Wegschwenken des gesamten Rahmens 17 gemäß F i g. 3, und zwar während des Betriebes der Gasbrenner. Dieses wesentliche Merkmal der Erfindung gestattet eine einfache Wartung. Überwachung und Reparatur der Gasbrenner 14 und trägt somit wesentlich zur Erleichterung der Betriebsweise und Pflege des Ofens bei.

In Fig.2 ist eine Stirnwand-Deckplatte 25 entfernt worden, damit eine Zündeinrichtung 26 zum Anzünden der Gasbrenner 14 sichtbar wird. Sie besteht aus Gasrohren 27, Absperrventilen 28 und Zündeinsätzen 29. Aber auch jedes andere geeignete Zündsystem könnte hier eingesetzt werden.

Die beim vorliegend beschriebenen Ausführungsbei- f>s spiel der Erfindung verwendeten Brenner stellen besondere Baugruppen dar, die sich leicht einbauen und flexibel zu einer Brennerfläche gewünschter Größe umgestalten lassen. So ist beispielsweise gemäß Fig.2 jede vertikale Brennerreihe aus je einem einfachen und einem Doppel-Brennerkopf zusammengesetzt, die zu einem Dreifach-Brenner miteinander verschraubt sind. Jeder Brennerkopf ist mit einem Strahlungsschirm überdeckt Wie F i g. 3 zeigt, besteht jede vertikale Brennerreihe aus drei Brennerköpfen mit darübergelegten Strahlungschirmen. Selbstverständlich sind auch Brenneranordnungen mit davon abweichender Anzahl von Brennerköpfen möglich.

In F i g. 5 ist ein einzelner Gasbrenner 14 geschnitten dargestellt Er besitzt ein gegossenes Brennergehäuse 40 mit einer im wesentlichen rechteckigen und auf einer Seite offenen Kammer 41. Die offene Seite dieser Kammer 41 ist mit einem Brennerelement 42 in Form eines feuerfesten Steines abgeschlossen. Dieses Brennerelement 42 ist in einen Rahmenausschnitt 43 des Brennergehäuses 40 einzementiert oder auf andere Weise befestigt. Ein Stück eines Strahlungschirmes 44, welcher das Brennerelement 42 überdeckt ist in F i g. 5 schematisch angedeutet. Solche Strahlungsschirme sind aus der Technik von Infrarot-Gasbrennern bestens bekannt. Die Rückseite des Brennerelementes 42 wird aus der dahinterliegenden Kammer 41 mit einem Gemisch aus gasförmigem Brennstoff und Luft versorgt, während die Kammer 41 selbst durch einen Verteil- und Regulieranschluß 45 aus einem Zuführkanal 46 mit relativ großem Querschnitt mit der Gasmischung versorgt wird.

Der Zuführkanal 46 befindet sich auf der entgegengesetzten Seite des Brennerkopfes, also an einer vom Brennerelement 42 entfernten Stelle. Die verschiedenen Zuführkanäle 46 der einzelnen Gasbrenner 14 sind hintereinanderliegend und durchgehend miteinander verbunden, so daß jede vertikale Brennerreihe einen durchgehenden Zuführkanal besitzt. Andererseits sind jedoch die schmalen Kammern 41 hinter jedem Brennerelement 42 voneinander getrennt. Auch das Doppel-Brennergehäuse hat zwei separate Kammern 41, deren Fläche mit der Kammer 4t des Einzel-Brenner-Gehäuses 40 übereinstimmt.

Die Menge des aus dem Zufuhrkanal 46 in jede einzelne Kammer 41 einströmenden Gasgemisches wird durch eine Scheibe 47 gesteuert, die gegenüber einer Eingangsbohrung des Verteil- und Regulieranschlusses 45 verschiebbar angeordnet ist. Die Platte 47 ist am Ende einer Stellschraube 48 befestigt, die sich an jedem Brennergehäuse 40 leicht von außen her erreichen und einstellen läßt.

Alle Bereiche des Gefäßes 10, welche nicht direkt einem der Gasbrenner 14 gegenüberliegen, sind mit einer Isolierschicht / abgedeckt. Ein Teil dieser Isolierschicht / befindet sich auf dem Rahmen 17 außerhalb der Gruppenanordnung B. Der Zwischenraum zwischen den Brenneroberflächen und den Außenflächen des Gefäßes 10 ist durch dieses Isoliermaterial abgedichtet und an eine Abgasleitung 49 angeschlossen. Diese Konstruktion trägt zur Verringerung von Wärmeverlusten bei und verhindert, daß Verbrennungsprodukte mit dem Inhalt des Gefäßes 10 in Berührung kommen. Andererseits wird verhindert, daß Verschmutzungsstoffe aus dem Gefäß 10 durch die Abgase mitgerissen werden können.

Der ganze Ofen ist vorzugsweise in ein Blechgehäuse / eingehüllt. Die Gehäuseteile, welche die beiden seitlichen Rahmen 17 überdecken, sind abnehmbar, um gemäß F i g. 3 die Rahmen 17 abklappen /u können. Das Blechgehäuse / dient einmal als Berührungsschutz

zwischen den Gasbrennern und bedienenden Personen, und andererseits als Kamin, damit die Rückseiten cter einzelnen Gasbrenner 14 von einem kühlenden Luftstrom umflossen werden können.

Wie gesagt, können zusätzliche Brenner an den Schmalseiten sowie unter dem Boden des Gefäßes 10 angeordnet sein. Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel bietet die Möglichkeit, 0,5 Tonnen Aluminium auf 650° C zu erhitzen. Die Schmalseiten und der Boden des Gefäßes 10 und alle übrigen Flächen des Gefäßes, die nicht direkt den Gasbrennern 14 gegenüberliegen, sind gegen Wärmeverluste mit der Isolierschicht /abgedeckt.

Im Betrieb des Ofens befinden sich alle Gasbrenner 14 gemäß Fi g. 1 und 2 in unmittelbarer Nachbarschaft der gegenüberliegenden Seitenflächen 15 bzw. 16 des Gefäßes 10 und werden in beschriebener Weise mit bestimmten Mengen des Brennstoff- und Gasgemisches versorgt.

Andererseits bietet die schwenkbare Anordnung der die Gasbrenner 14 tragenden seitlichen Rahmen 17 die Möglichkeit, die Brenner jederzeit schnell und einfach zu inspizieren, auch während sie brennen. Dabei treten keine Gasverluste auf.

Die oben beschriebenen Gasbrenner 14 haben eine begrenzte und ganz bestimmte Brenn- und Strahlungsoberfläche, welche im wesentlichen vollkommen gleichmäßig von der darunterliegenden Niederdruck-Kammer 41 mit dem Gasgemisch versorgt wird. Die Kammer 41 wiederum wird über den Verteil- und Regulieiranschluß 45 gesteuert, aus dem Zuführkanal 46 mit Gasgemisch versorgt, wo ein höherer Druck herrscht

Weil der Zuführkanal 46 sich auf der gegenüberliegenden Brennerseite befindet, herrscht hier eine relativ

ίο niedrige Temperatur.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Ofens isi sein geräuschloser Betrieb und seine äußerst platzsparende Blauweise, weil keine aufwendigen Ziegelbauter vorhanden sind. Der Ofen hält ein Minimum ar Eigenwärme und gestattet damit eine elastisch« Temperatursteuerung ohne das sonst unvermeidliche Überschießen, auch bei einer Ein-Aus-Steuerung.

Ferner hat der Ofen den Vorteil, daß er bei hohei Wärme-Leistung eine geringe Abgastemperatur auf· weist und mit reduzierten Betriebskosten auskommt Die offene Seite des Gefäßes 10 ist gut von der eigentlichen Brennräumen abgeschirmt, so daß es nich zur Verschmutzung des zu beheizenden Materials durcr Verbrennungsprodukte kommt. Andererseits werder keine Schmutzstoffe aus dem Gefäßinhalt mit der Verbrennungsprodukten ins Freie getragen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

Patentansprüche:

1. Nach außen thermisch isolierter Ofen zum Beheizen von geschmolzenen, in eine wärmeleitende Wanne eingebrachten Stoffen mit mehreren, an wenigstens einem Paar gegenüberliegender Wannenseiten angeordneten, durch Infrarot-Gasbrenner beheizte Strahlwänden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanne (11) in einen Rahmen (13) eingehängt ist, der aus einem offenen Rahmenwerk aus verbundenen Profilteilen besteht, wobei in den seitlichen öffnungen des Rahmenwerkes je ein