DE2254551B2 - Verfahren und einrichtung zur sturzkuehlung des brenngutes durch absenken der temperatur in tunneloefen - Google Patents
Verfahren und einrichtung zur sturzkuehlung des brenngutes durch absenken der temperatur in tunneloefenInfo
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Description
*5 Sturzkühlung des Brenngutes durch Absenken der
Temperatur in Tunnelofen zum Brennen von keramischem Gut mittels Wassereinspritzung sowie eine
Einrichtung zur Anwendung dieses Verfahrens und betrifft Maßnahmen zur Leistungssteigerung eines
Es ist seit langem bekannt, daß in Tunnelofen die
Temperatur in kurzer Zeit von der Garbrandtemperatur auf etwa 750 bis 8000C abgesenkt werden kann, ohne
daß die Formlinge Schaden nehmen. Eine rasche
Temperaturabsenkung hat eine erhebliche Leistungssteigerung des Ofens zur Folge, da man bei einer
vorgegebenen Ofenlänge die Brennzone verlängert und dafür mit Hilfe der Sturzkühlung eine effektive
Verlängerung der Kühlzone erreicht
Um den hohen Wärmeinhalt von Wasser zu nutzen, ist es zur raschen Abkühlung der Ofengase bereits
bekannt, an der Decke eines Tunnelofens wasserführende Rohre zu installieren, durch die im Zwangsumlauf
Wasser geschickt wird. Die heißen Gase kühlen sich
zwar rasch an den Rohren ab und durch Verändern des
Durchflußquerschnittes mittels Schamotteschiebern konnte auch die Kühlzone beeinflußt werden; der
Wasserumlauf durfte aber unter keinen Umständen unterbrochen werden, so daß ein großer Aufwand zum
so sicheren Betrieb dieses Verfahrens erforderlich ist
Um dieser. Nachteil zu vermeiden, wurde ferner versucht, durch Einblasen von Luft in die Kühlzone des
Tunnelofens denselben Effekt zu erzielen. Da dazu aber aufgrund der geringen spezifischen Wärme der Luft
große Luftmengen benötigt werden, tritt eine Schleierwirkung ein, wobei durch die eingedüste Luft der
Widerstand im Ofenquerschnitt erheblich ansteigt Abgesehen davon, daß die Steuerung der Luftzufuhr
nicht einfach ist, denn mit geringer werdender
Luftmenge ändert sich auch die Austrittsgeschwindigkeit aus den Düsen, verschiebt sich auch der Kühleffeki
in der Senkrechten.
Außerdem wurde versucht, durch Einspritzen vor Wasser eine Sturzkühlung herbeizuführen. Der Brems
effekt der Luftkühlung wird auf diese Weise zwar star! gemindert, dieses Verfahren hat aber den Nachteil, dat
mit Änderung der notwendigen Wassermenge auch ein< Änderung der Höhenlage des !Cühleffektes entsteht
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren
Sowie eine Einrichtung zur Sturzkühlung des Brenngutes durch Absenken der Temperatur in Tunnelofen
mittels Wassereinspritzung zu schaffen, das die Nachteile der bisher angewandten vergleichbaren Verfahren
nicht aufweist, mittels dem aber dennoch eine Abkühlung der Temperatur in der Kühlzone eines
Tunnelofens oberhalb des Quarzsprunges des Brenngutes in kurzer Zeit vorzunehmen ist, so daß durch
Verlängerung der Brennzone und Erhöhung der Küh>geschwindigkeh eine erhebliche Leistungssteigerung des Ofens erzielbar ist
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß
in die Kühlzone des Tunnelofens zunächst Wasser bis zum Absenken der Temperatur auf etwa 9000C
impulsweise eingeblasen wird und daß nachfolgend bei gleichmäßiger Kühlwirkung und konstanter Verteilung
der einzelnen Wasserstöße in der Senkrechten eine Temperaturabsenkung auf den exj. erimentell zu bestimmenden Tiefstwert vorgenommen wird.
Zweckmäßig ist es hierbei, eine stetige Reduzierung der Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit und/oder deren
Dauer vorzugsweise bei konstantem Druck vorzunehmen, und die Einspritzung des Wassers sollte dosiert
einstellbar sein. Außerdem ist es angebracht, um die Betriebssicherheit zu erhöhen, wenn die Kühlwasserzufuhr in Abhängigkeit von der Rauchgastemperatur
abgestellt werden kann.
Die Einrichtung zur Anwendung dieses Verfahrens kann in vorteilhafter Weise dadurch geschaffen werden,
daß in der als geschlossener Kreislauf ausgebildeten, mit einem Sammelbehälter versehenen Zuführungsleitung
des Kühlwassers ein Druck-Regelventil eingesetzt oder daß die Zuführungsleitung mit Kühlwasser konstanten
Druckes gespeist ist, und daß zur Erzeugung von Wasserstößen konstanter Höhe und/oder zur Regelung
der Impulsfrequenz an die Zuführungsleitung ein oder mehrere, vorzugsweise mit einem Regler verbundene
Impulsgeber angeschlossen sind, die mit den den Spritzstellen zugeordneten Dosierventilen in Verbindung stehen.
Als Impulsgeber sind zweckmäßigerweise elektromagnetisch betätigbare Ventile vorzusehen, die jeweils
aus einem entgegen der Kraft einer Feder durch elektromagnetische Kräfte verstellbaren Anker als
Absperrkolben mit vorzugsweise von dem Kühlwasserdruck beaufschlagter Rückseite zu bilden sind.
Die Dosierventile können hierbei aus einem in einem Zylinder geführten, verstellbaren Kolben bestehen, an
dessen der vom Kühlwasser durchströmten Austrittsöffnung des Zylinders zugekehrten Ende ein kegelförmiger
oder prismatischer Ansatz angebracht ist, der in diese hineinragt Der Ansatz des Kolbens ist dabei mit Spiel in
der Austrittsöffnung zu führen, wobei bei kreisförmigen Querschnitten der größte Durchmesser des kegelförmigen Ansatzes gleich oder kleiner zu bemessen ist als der
Durchmesser der Austrittsöffnung. Außerdem sollte der Kolben mittels einer Stellschraube entgegen der Kraft
einer oder mehrerer Federn in Richtung der Austrittsöffnung verstellt werden können.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es ferner angebracht, das Dosierventil jeweils mit einem mit einer
im Abstand angeordneten Ummantelung versehenen, in den Tunnelofen hineinragenden Düsenhalter zu versehen und den dadurch gebildeten Zwischenraum an eine
Kühlluftleitung anzuschließen.
Zur Absperrung der Kühlwasserzuführung in Abhängigkeit von der Rauchgastemperatur kann des weiteren
ein im Rauchgaskanal angeordneter Temperaturfühler vorgesehen werden, der mit einem in der Kühlwasserzuführungsleitung eingesetzten Absperrventil oder mit
der Förderpumpe des Kühlwassers zusammenwirkt
S Das erfindungsgemäße Verfahren zum Absenken der Temperatur in Tunnelofen bzw. die Einrichtung zur
Anwendung dieses Verfahrens ermöglicht vor allem eine erhebliche !.Leistungssteigerung eines Tunnelofens,
da dessen Brennzone und die Kühlzone und vor allem
ίο auch die Kühlzeit verkürzt werden können. Wird
nämlich zur Sturzkühlung des Brenngutes in die Kühlzone des Ofens zunächst eine große Menge Wasser
eingeblasen und wird ab einer bestimmten Temperatur durch Reduzieren der Anzahl der Wasserimpulse pro
ij- Zeiteinheit die Temperaturabsenkung auf den experimentell zu bestimmenden Tiefstwert vorgenommen, ist
es möglich, die optimale Kühlungsgeschwindigkeit zu erzielen, ohne daß das Brenngut gefährdet wird.
nicht kontinuierlich eingespritzt wird, sondern impulsweise, so daß die Verteilung des Wassers in der
Senkrechten je Impuls konstant bleibt. Die Wassermengenregelung wird lediglich dadurch erzeugt daß die
Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit geändert wird. Dazu
dienen die Impulsventile, die ihrerseits von einem
Regler beaufschlagt werden. Im Bereich bis zu etwa 9000C gibt man die maximale Menge, die man durch
Einstellung des Wasserdruckes bestimmen kann, zu. Von dem Punkt an sinkt die Impulsfrequenz mit immer
tiefer werdender Temperatur schließlich auf Null ab. Das ergibt ein sanftes Einschwingen auf den kritischen
Punkt, und damit kann das gesamte Paket besser durchgekühlt werden, als wenn lediglich im Brennschlitz
die Temperatur heruntergedrückt wird, aber die
Kühlung im Besatz nicht nachkommen kann. Deshalb ist
ein sanfter Auslauf erforderlich, ohne daß sich die Strömungsverhältnisse im Ofen noch wesentlich ändern.
Eine Kontrolle dieses Vorganges gelingt einfach mit einem Regler, der bis zu einer bestimmten Temperatur
die volle Leistung der Impulsventile steuert und beispielsweise ab 9000C allmählich die Einspritzfrequenz immer mehr und mehr reduziert, bis der
erforderliche und optimale Wert um etwa 750° C erreicht ist Damit ist eine von der Bedienung völlig
unabhängige, gleichmäßige Kühlung zu erreichen, wobei die Besatzdichte des Wagens ohne weiteres
variabel sein kann.
Um jegliches Verstopfen der Düse durch Kalkablagerung zu verhindern, ist dafür zu sorgen, daß die
Temperatur der Düsenhalter und der gesamten Apparatur eine bestimmte Höhe nicht überschreitet.
Das geschieht am einfachsten durch Beigabe von Luft, wobei die Luft bis in den Feuerraum hinein am
Düsenhalter entlanggeführt wird und somit eine
übermäßige Erwärmung verhindert. Damit ist eine hohe
Betriebssicherheit gegeben.
Außerdem ist aucii eine proportionale Verstellbarkeit
der Wassermenge mit Hilfe der Dosierventile auf einfache Weise möglich. Da sich nämlich der Strö
mungsquerschnitt dieser Ventile jeweils linear verän
dern läßt wobei durch eine entsprechende Wahl des Kegelwinkels eine allen Anforderungen gerecht werdende Genauigkeit zu erzielen ist kann eine exakte,
vorbestimmte Dosierung bei jeweils gleichem Verstell
weg vorgenommen werden.
Auf diese Weise ist somit ein sicherer, gleichmäßiger Betrieb eines Ofens gewährleistet ohne daß dazu
Bedienungspersonal benötigt wird. Daß die Drücke
überwacht werden, damit bei Ausfall der Kühlung sofort Alarm gegeben wird, ist hierbei selbstverständlich. Und
da ferner sichergestellt ist, daß bei Abfall der Rauchgastemperatur unter ein gewisses Minimum,
beispielsweise 120° C, die Wasserzugabe sofort gestoppt
wird, denn sonst wurden sich die Wasserdämpfe auf den
frischen Formungen absetzen und damit zumindest Verschmauchungen, wenn nicht Deformationen erzeugen, bietet somit das vorschlagsgemäße Verfahren bzw.
die Einrichtung zur Anwendung dieses Verfahrens gegenüber den bisher bekannten Kühlverfahren erhebliche
Vorteile insbesondere wirtschaftlicher Art und ermöglicht eine optimale Betriebsweise eines Tunnelofens.
Die Erfindung wird an Hand der Figuren näher erläutert Hierbei zeigt
F i g. 1 einen Tunnelofen mit Kühlzone im Schnitt sowie in schematischer Darstellung die Einrichtung zur
Erzeugung der impulsweise einzuspritzenden Wasserstöße,
F i g. 2 den bei dieser Einrichtung vorgesehenen, als elektromagnetisch betätigbares Ventil ausgebildeten
Impulsgeber im Schnitt und
F i g. 3 das dem Impulsgeber nachgeschaltete Dosierventil,
ebenfalls im Schnitt
Der in F i g. 1 dargestellte und mit 1 bezeichnete Tunnelofen zum Brennen von keramischen Gegenständen
besteht aus einer mit Brennern 6 bestückten Brennzone 2, einer dieser zugeordneten Vorwärmzone
3 und einer Kühlzone 4, die hinter der Brennzone angeordnet ist. Mittels Wagen 5 wird das zu brennende
Gut durch die einzelnen Zonen des Ofens t befördert. Am Ausgang 7 des Ofens 1 befinden sich in der
Ofenwandung Absaugöffnungen 8, die in den Rauchgaskanal 9 und den Schornstein 10, in dem ein
Rauchgasventilator 11 angeordnet ist, münden.
Um die Temperatur in der Kühlzone 4 des Ofens 1 von der Garbrandtemperatur in möglichst kurzer Zeit
auf etwa 750 bis 8000C absenken zu können, so daß das
zu brennende Gut dadurch keinen Schaden nimmt, die optimale Kühlungsgeschwindigkeit aber gegeben ist ist
hierbei eine Sturzkühlung mittels Wassereinspritzung vorgesehen. Dazu dient eine Einrichtung 21, mittels der
die impulsweise Wassereinspritzung an den Einspritzstellen 30 des Ofens 1 zu erzeugen ist
Die Einrichtung 21 besteht im wesentlichen aus Impulsgebern 28 und diesen nachgeschalteten Dosierventilen
29, denen das einzuspritzende Kühlwasser aus einem Sammelbehälter 22 über eine Leitung 23 mittels
einer Pumpe 24 sowie eine Druckleitung 25 zugeführt wird. In die Druckleitung 25 ist hierbei ein Druckregelventil 26 eingesetzt, um den Druck konstant zu halten
oder um durch Verändern der Druckhöhe die Wassermenge verändern zu können. Aus der Leitung 25
strömt das Kühlwasser aber die an diese angeschlossenen Zweigleitungen 27 jeweils einem der Impulsventile
28 zu, an das jeweils zwei Dosierventüe 29 angeschlossen sind, die wiederum den in Reihe neben- und/oder
hintereinander ai.geordneten Einspritzstellen 30 oder
Einspritzdüsen vorgeschaltet sind.
Um das Einspritzen des Wassers unter Kontrolle zu
halten, sind die Ventile 28 jeweils an einen Regler 34 angeschlossen, durch den bis zu einer bestimmten
Temperatur die volle Leistung der Inipulsventile 29 gesteuert wird und durch den danach allmählich die
Impulsfrequenz mehr und mehr reduziert wird.
Damit sich keine Wasserdämpfe auf den frischen Formungen absetzen können, ist des weiteren im
Rauchgaskanal 9 ein Temperaturfühler 31 eingesetzt, der über eine Leitung 32 mit einem Absperrventil 33
oder unmittelbar mit der Pumpe 24 in Verbindung steht. Auf diese Weise ist es möglich, die Zugabe von
Kühlwasser in dem Augenblick zu stoppen, in dem die Rauchgastemperatur unter ein gewisses Minimum,
beispielsweise 1200C, absinkt.
Das in Fig.2 dargestellte Impulsventil 28 besteht hierbei aus einer in einem Gehäuse 41 eingesetzten
ίο Magnetspule 42 und einem Anker 43 als Absperrkolben,
mittels dessen Ansatz 44 der Durchfluß des über die Leitung 27 einströmenden Kühlwassers in die Leitung
27' abzusperren ist Bei Nichterregung der Magnetspule 42 wird nämlich der Ansatz 44 durch die Kraft der Feder
κ 48 gegen das Gehäuse 41 gespreßt. so daß die Fläche 45
an diesem anliegt. Da über Kanäle 47 die Gegenfläche 46 des Ankers 43 ständig von dem Druck des
Kühlwassers beaufschlagt ist ist eine rasche Rückführung des Ankers 43 in Schließstellung sichergestellt.
Das Dosierventil 29 gemäß F i g. 3 besteht aus einem in einem Gehäuse 51 angeordneten Zylinder 52 sowie
einem Kolben 53, der entgegen der Kraft einer Feder 54 iii dem Zylinder 52 verschiebbar eingesetzt ist Zur
Verstellung des Kolbens 53 dient eine Stellschraube 59, die in einem in das Gehäuse 51 eingearbeiteten
Gewinde 60 eingeschraubt ist und die mit ihrem freien Ende auf den Kolben 53 einwirkt
An seinem in die Austrittsöffnung 55 des Gehäuses 51 zugekehrten Ende ist der Kolben 53 mit einem
kegelförmigen Ansatz 56 ausgestattet, der in die Austrittsöffnung 55 hineinragt. Da der größte Durchmesser
d\ des Ansatzes 56 kleiner bemessen ist als der Durchmesser <h der Austrittsöffnung 55, kommt die
Kegelfläche 57 des Ansatzes 56 auch bei geschlossenem Ventil 29 an dem Zylinder 52 nicht zur Anlage, vielmehr
liegt in diesem Betriebszustand die Fläche 61 des Kolbens 53 an der Fläche 62 des Zylinders 52 an. Auf
diese Weise ist es möglich, den vom dem Kühlwasser durchströmten Querschnitt 58 mittels der Stellschraube
59 linear zu verändern, so daß auch eine exakte Dosierung mit leichter Ablesbarkeit möglich ist
Um Kalkablagerungen an den Einspritzstellen bzw. Einspritzdüsen 30 und dadurch bedingte Betriebsstörungen
zu verhindern, wird dem an dem Gehäuse 51 befestigten Düsenhalter 71', durch den das Kühlwasser
in den Ofen 1 impulsweise eingespritzt wird. Kühlluft zugeführt Dazu ist der Düsenhalter 71 mit einer
Ummantelung 72 versehen, die mittels Stegen 73 an diesem angebracht ist Der durch den Düsenhalter 71
so und die Ummantelung 72 gebildete Zwischenraum 74 iss
an eine Luftleitung 75 angeschlossen, durch die ständig
Kühlluft, gegebenenfalls als Druckluft durchströmt Somit ist durch die zylindrisch um den Düsenhalter 71
geführte Kühlluft sichergestellt, daß die Temperatui
dort auch bei höchsten Brenntemperaturen nicht übei etwa 50° C ansteigt, und ein Zugehen der Düse 30 ist mi
Sicherheit ausgeschlossen.
Das Absenken der Temperatur in der Kühlzone 4 de Tunnelofens 1 auf den für das jeweilige Brenngu
to experimentell zu bestimmenden Tiefstwert wird, un eine optimale Kühlungsgeschwindigkeit zu erreichei
und um das Brenngut nicht zu schädigen, in der Weis«
vorgenommen, daß zunächst eine große Menge Wasse durch die Düsen 30 impulsweise eingeblasen wird, um
zwar bis die Temperatur in der Kuhlzone 4 auf etw 900° C abgesenkt ist Danach erfolgt bis zur Absenkun;
auf den jeweiligen Tiefstwert die Wasserzugabe durc Herabsetzen der Impulszah! verlangsamt, wobei di
Kontrolle durch den Regler 34 vorgenommen wird.
Das Brenngut wird bei dieser Art der Kühlung nicht gefährdet, dennoch wird aber die optimale Kühlungsgeschwindigkeit
erzielt. Der Druck in der Leitung 25 ist dabei gleichzeitig ein Maß für die einzugebende
Wassermenge, während die Impulsventile 28, die beispielsweise zwischen 0 und 400 Impulse pro Minute
einstellbar sind, die Wasserstöße erzeugen, die dei
Dosiervcntilen 29 zuströmen, die eine proportionall Versteilbarkeit der Wassermenge erlauben. Eine War
Hing der Einrichtung 21 isi nicht erforderlich, so daß cii
sicherer, gleichmäßiger Betrieb des Tunnelofens 1, oluv
daß Bedienungspersonal benötigt wird, gewährleiste wird.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (11)
1. Verfahren zur Sturzkühlung des Brenngutes
durch Absenken 4er Temperatur in Tunnelöfen zum Brennen von keramischem Out mittels Wassereinspritzung, dadurch gekennzeichnet, daß in
die Kühlzone {4) des Tunnelofens (1) zunächst Wasser bis zum Absenken der Temperatur auf etwa
9000C impulsweise eingeblasen wird und daß nachfolgend bei gleichmäßiger Kühlwirkung und
konstanter Verteilung der einzelnen Wasserstöße tu der Senkrechten eine Temperaiurabsenkung auf den
experimentell zu bestimmenden Tiefstwert vorgenommen wird.
Z Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine stetige Reduzierung df r Anzahl
der Impulse pro Zeiteinheit und/oder deren Dauer vorzugsweise bei konstantem Druck vorgenommen
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzung des Wasser
dosiert einstellbar ist
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlwasserzufuhr
in Abhängigkeit von der Rauchgastemperatur abstellbar ist
5. Einrichtung zur Sturzkühlung des Brenngutes durch Absenken der Temperatur in Tunnelöfen
mittels Wassereinspritzung zur Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß in der als geschlossener Kreislauf ausgebildeten, mit einem Sammelbehälter (22) versehenen Zuführungsleitung (23,25) des
Kühlwassers ein Druck-Regelventil (26) eingesetzt oder daß die Zuführungsleitung mit Kühlwasser
konstanten Druckes gespeist ist und daß zur Erzeugung von Wasserstößen konstanter Höhe
und/oder zur Regelung der Impulsfrequenz an die Zuführungsleitung (27) ein oder mehrere, vorzugsweise mit einem Regler (34) verbundende Impulsgeber (28) angeschlossen sind, die mit den Spritzstellen
(30) zugeordneten Dosierventilen (29) in Verbindung stehen.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Impulsgeber (28) elektromagnetisch betätigbare Ventile vorgesehen sind, die jeweils
aus einem entgegen der Kraft einer Feder (48) durch elektromagnetische Kräfte verstellbaren Anker (43)
als Absperrkolben mit vorzugsweise von dem Kühlwasserdruck beaufschlagter Rückseite (46)
gebildet sind
7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierventile (29) jeweils
aus einem in einem Zylinder (52) geführten, verstellbaren Kolben (53) bestehen, an dessen der
vom Kühlwasser durchströmten Austrittsöffnung (55) des Zylinders (52) zugekehrten Ende ein
kegelförmiger Ansatz (56) angebracht ist, der in diese hineinragt
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (56) des Kolbens (53) mit
Spiel in der Austrittsöffnung (55) geführt ist, wobei bei kreisförmigen Querschnitten der Durchmesser
(<&) des kegelförmigen Ansatzes (56) gleich oder kleiner bemessen ist als der Durchmesser (d\) der
Austrittsöffnung (55).
9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch eekennzeichnet, daß der Kolben (53) mittels einer
Stellschraube (59) entgegen der Kraft einer oder mehrerer Federn (54) in Richtung der Austrittsöffnung (55) verstellbar ist
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichBet, daß das Dosierventil (29)
jeweils mit einem mit einer in Abstand angeordneten Ummantelung (72) versehenen, in den T»inne!of en (1)
hineinragenden Düsenhalter (71) versehen und der Zwischenraum (74) zwischen Düsenhalter (71) und
Ummantelung (72) an eine Kühlluftleitung (75) angeschlossen ist
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis
JO, dadurch gekennzeichnet, daß zur Absperrung der
Kühlwasserzufuhr in Abhängigkeit von der Rauchgastemperatur ein im Rauchgaskanal (9) angeordneter Temperaturfühler (31) vorgesehen ist, der mit
einem in die Kühlwasserzuführungsleitung (25) eingesetzten Absperrventil (33) oder mit der
Förderpumpe (24) des Kühlwassers zusammenwirkt
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DD107772A5 (de) | 1974-08-12 |
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