DE2314162C2 - Walzwerksofen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Walzwerksofen mit pulsierender, insbesondere durch Aus- und Einschalten der Brenner regelbarer Beheizung, mit einer neben dem Ofen angeordneten, tiefer als der Ofenraum ausgebildeten, damit verbundenen Abgaskammer und einem mit dem oberen Teil dieser Abgaskammer verbundenen Kamin.

Bei den bekannten Walzwerksöfen dieser Art steht die neben dem Ofenraum angeordnete Abgaskammer unmittelbar über einen etwa waagerechten Abgasdurchgang mit dem Ofenraum in Verbindung. Dabei ist der Kamin dieser bekannten Walzwerksöfen mit einer mechanischen Regelvorrichtung für den Kaminzug ausgerüstet, die den Kaminzug beim Ausschalten der Brenner selbsttätig drosselt bzw. unterbricht und beim Einschalten der Brenner wieder selbsttätig erhöht bzw. freigibt Diese Regelvorrichtung ist jedoch nicht nur ziemlich aufwendig, sondern auch verhältnismäßig träge, d.h. ihre Betätigung und die davon abhängige Regelung des Kaminzuges treten trotz automatischer Steuerung stets mit einer gewissen Verzögerung gegenüber dem Aus- und Einschalten der Brenner ein. Beim Einschalten der Brenner wird infolgedessen zunächst ein verhältnismäßig hoher Oberdruck im Ofenraum aufgebaut, bis die Regelvorrichtung den Kaminzug freigibt Umgekehrt wird beim Ausschalten der Brenner der Kaminzug nicht sofort unterbrochen, sondern dauert noch so lange an, daß sich im Ofenraum ein Unterdruck ausbildet Diese Druckschwankungen und insbesondere die intermittierend im Ofenraum erzeugten Oberdrücke bewirken eine unerwünschte, schädliche Beanspruchung der Ofenausmauerung und setzen die Abdichtung des Ofens schnell herab. Der nach dem Ausschalten der Brenner gebildete Unterdruck bewirkt außerdem das Einströmen von kalter Außenluft in den Ofenraum. Dadurch wird die regelmäßige Wirkungsweise des Regelsystems für die Ofentemperatur störend beeinflußt und es entstehen unwirtschaftliche Wärmeverluste. Insbesondere können dabei auch schädliche örtliche Abkühlungen des Wärmgutes erzeugt werden.

Es ist zwar möglich, dem durch ein derart langsames Ein- und Ausschalten der Brenner zu begegnen, daß die Regelvorrichtung des Kaminzuges praktisch ohne Verzögerung die Brennereinstellung folgen kann. Diese Betriebsweise des Walzwerksofens ist jedoch nicht nur mit Zeitverlusten, sondern auch damit verbunden, daß in den verhältnismäßig langen Übergangsperioden beim Aus· und Einschalten der Brenner, wenn diese mit fortschreitend abnehmender bzw. zunehmender Leistung arbeiten, eine unerwünschte teilweise bzw. unregelmäßige Erwärmung des Wärmgutes im Ofen in Kauf genommen werden muß. Außerdem kann beim langsamen Aus- und Einschalten der Brenner während der entsprechend lang andauernden Schließ- bzw. Öffnungsbewegung der zugeordneten Brennstoff- und Luftventile das vorbestimmte optimale Brennstoff-Verbrennungsluft-Verhältnis nicht eingehalten werden. Infolgedessen bildet sich im Ofenraum entweder eine oxydierende oder eine reduzierende Atmosphäre, welche die Qualität des Wärmgutes ungünstig beeinflußt

Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Stand der Technik zu verbessern und einen Walzwerksofen der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem in Verbindung mit der Abschaffung von beweglichen mechanischen Regelorganen für den Kaminzug und der Möglichkeit einer schnellen bzw. plötzlichen Aus- und Einschaltung der Brenner eine solche Selbstregelung der Druckverhältnisse im Ofenraum erzielt wird, daß einerseits der Druck im Ofenraum einen vorbestimmten kleinen Überdruck nicht übersteigen kann und andererseits die Ausbildung eines Unterdrucks im Ofenraum verhindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die Abgaskammer mit dem Ofenraum über ein gekrümmtes, um 90° gebogenes Abzugrohr verbunden ist, dessen einer, waagerechter Schenkel in den oberen Teil des Ofenraums mündet und dessen anderer, vertikaler, sich nach unten in der Abgaskammer erstreckender Schenkel mit seinem unteren offenen Ende in einer tiefer als die Ofensohle eingestellten Höhenlage in die Abgaskammer ausläuft wobei die

Abgaskammer im Abstand über der unteren Auslauföffnung des Abzugrohrs, jedoch unterhalb des Kaminanschlusses mindestens eine seitliche, im Ofenbetrieb dauernd offene Lufteinlaßöffnung aufweist

Bei dieser Ausbildung sind die im Vc übe trieb der Brenner im Ofenraum erzeugten Verbrenjiungsgase gezwungen, durch das nach unten abgebogene Abzugrohr in die Abgaskammer auszuströmen. Dabei müssen die heißen und infolgedessen einen entsprechenden Auftrieb aufweisenden Verbrennungsgase entgegen diesem Auftrieb etwas tiefer als die Ofensohle nach unten strömen, bis sie aus der unteren Auslauföffnung des gekrümmten Abzugrohrs in die Abgaskammer eintreten können. In dem Ofenraum bildet sich deshalb ein kleiner Oberdruck aus, der etwa dem Höhenunterschied zwischen der Ofensohle und der unteren Auslauföffnung des Abzugrohrs entspricht Die aus der unteren Auslauföffnung des Abzugrohrs ausströmenden Verbrennungsgase steigen zunächst frei in der Abgaskammer auf und werden wegen ihres Auftriebs etwa in der Höhe der seitlichen, dauernd offenen Lufteinlaßöffnung bevorzugt vom Kamin angesaugt, wobei sie den Eintritt bzw. das Ansaugen der kälteren Außenluft durch die seitliche Lufteinlaßöffnung selbsttätig verhindern. Beim Ausschalten der Brenner wird der vorher 2s aufgebaute, kleine Oberdruck im Ofenraum selbsttätig, d. h. ohne Drosselung bzw. Unterbrechung des Kaminzuges unverändert beibehalten, da der Kamin nach dem Abstellen der Brenner und dem Aussetzen der Verbrennungsgaserzeugung im Ofenraum sofort Außenluft durch die seitliche, dauernd offene Lufteinlaßöffnung der Abgaskammer ansaugt Der Kaminzug kann sich infolgedessen nicht bis zur unteren, im Abstand unterhalb dieser Lufteinlaßöffnung liegenden Auslauföffnung des Abzugrohrs fortpflanzen. Beim erneuten Einschalten der Brenner stellen sich sofort wieder die vorstehend in Verbindung mit dem Vollbetrieb der Brenner beschriebenen Verhältnisse ein.

Der erfindungigemäß ausgebildete Walzwerksofen weist also keine bewegliche, mechanische Regelorgane für den Kaminzug bzw. für das Ansaugen der Außenluft durch die seitliche Lufteinlaßöffnung der Abgaskammer auf. Gleichzeitig wird eine vollkommen automatische Selbstregelung der Druckverhältnisse im Ofenraum erzielt, und zwar so, daß sich im Ofenraum bei eingeschalteten Brennern höchstens ein vorbestimmter, kleiner, etwa dem Höhenunterschied zwischen der Ofensohle und der unteren Auslauföffnung des Abzugsrohrs entsprechender Oberdruck einstellen kann.

Bei ausgeschalteten Brennern wird dieser Überdruck beibehalten, bzw. es wird mit Sicherheit vermieden, daß sich im Ofenraum ein Unterdruck ausbildet Infolgedessen wird einerseits eine übermäßige bzw. schädliche Innendruck- bzw. Wechseldruckbeanspruchung der Ofenausmauerung und der Ofendichtungen und andererseits das Einströmen von kalter Außenluft in den Ofeniraum ausgeschlossen. Dadurch wird die angestrebte gleichförmige Erwärmung des Wärmgutes und die einwandfreie Wirkungsweise des Regelsystems für die Ofentemperatur gewährleistet Die durch die Druck-Schwankungen im Ofenraum bewirkten Wärmeverluste werden auf ein Mindestmaß herabgesetzt Dabei können die Brenner ohne weiteres plötzlich aus- und eingeschaltet werden. Dadurch wird eine hohe Turbulenz der beim Einschalten der Brenner im Ofenraum erzeugten Druckwelle erreicht und infolgedessen die gleichmäßige Temperaturverteilung im Ofenraum, bzw. die gleichmäßige Erwärmung des Wärmgutes gefördert Das schnelle Schließen und öffnea der Brennstoff- und Luftventile beim Aus- und Einschalten der Brenner setzt die entsprechenden Schaltzeiten herab und verhindert insbesondere einen vorübergehenden längeren Brennerbetrieb mit einem vom eingestellten optimalen Wer; abweichenden Brennstoff-Verbrennungsluft-Verhältnis. Dadurch wird die Ausbildung einer schädlichen, oxydierenden bzw. reduzierenden Ofenraumatmosphäre vermieden.

In vorteilhafter Weiterentwicklung des Erfindungsgedankens ist der Höhenunterschied zwischen der Ofensohle und der tiefer liegenden, unteren Auslauföffnung des Abzugrohrs zur Erzeugung eines Oberdrucks von 1 bis 2 mm Wassersäule im Ofenraum im Bereich der Ofensohle bei Vollbetrieb der Brenner ausgelegt

Nach einem weiteren, vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist der untere Endabschnitt des Abzugrohrs trichterförmig nach unten erweitert. Dadurch werden Druckverluste beim Ausströmen der Verbrennungsgase durch die untere Auslauföffnung des Abzugrohrs vermieden.

Um eine unerwünschte Abkühlung des im Abzugrohr enthaltenen Gasvolumens durch die bei abgeschalteten Brennern durch die seitliche Lufteinlaßöffnung angesaugte Außenluft zu verhindern, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der obere, über der seitlichen Lufteinlaßötfnung der Abgaskammer liegende Teil des Abzugrohrs mit einem wärmedämmenden Mantel versehen.

Außerdem hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, daß der obere, waagerechte Schenkel des Abzugrohrs dicht unterhalb der Ofendecke in den Ofenraum mündet

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in abgebrochenem vertikalem Querschnitt in der Zeichnung dargestellt

In der einzigen Figur der Zeichnung ist 1 der Ofenraum eines Walzwerksofens. Die Beheizung des Ofens erfolgt mit Hilfe von nicht dargestellten Brennern und wird durch Aus- und Einschalten dieser Brenner geregelt Neben dem Ofenraum 1 ist eine Abgaskammer 2 vorgesehen, die eine bedeutend größere Tiefe als der Ofenraum 1 und in ihrem oberen Teil eine Anschlußöffnung 3 für einen nicht dargestellten Kamin aufweist. Außerdem ist die Abgaskammer 2 mit einer wärmeisolierenden Ausmauerung 4 versehen. Der mit der Abgaskammer 2 verbundene Kamin ist so ausgelegt, daß er die größte, zu erwartende Menge der im Ofenraum 1 erzeugten Verbrennungsgase bei der höchstmöglichen Temperatur dieser Gase abführen kann.

Die Abgaskammer 2 ist mit dem Ofenraum 1 über ein gekrümmtes, um 90° gebogenes Abzugrohr 5 verbunden. Der eine, waagerechte Schenkel 105 dieses Abzugrohrs 5 mündet in den oberen Teil des Ofenraums 1 dicht unterhalb der Ofendecke 6. Der andere, vertikale Schenkel 205 des Abzugrohrs 5 erstreckt sich nach unten in der Abgaskammer 2. Das untere, offene Auslaufende 305 dieses vertikalen Schenkels 205 des Abzugrohrs 5 liegt etwas tiefer als die Ofensohle 7, jedoch im Abstand von der Sohle 8 der Abzugkammer 2. Der lichte Querschnitt des Abzugrohrs 5 ist so bemessen, daß dieses, genau so wie der Kamin, die größte, zu erwartende Menge der im Ofenraum erzeugten Verbrennungsgase abführen kann. Um das Abzugrohr 5 bzw. um dessen vertikalen Schenkel 205 herum ist in der Abgaskammer 2 ein ausreichend großer Raum für die Abführung der genannten Gasmenge

Freigelassen. Der untere Endabschnitt 405 des Abzugrohrs 5 ist trichterförmig nach unten erweitert

Im Abstand über der unteren Auslauföffnung 305 des Abzugrohrs 5 weist die Abgaskammer 2 eine seitliche Lufteinlaßöffnung 9 auf, die vorzugsweise höher liegt als die Ofensohle 7. Der über dieser Lufteinlaßöffnung 9 liegende Abschnitt des Abzugrohrs 5 ist mit einem wärmedämmenden Mantel 10 versehen. Die Lufteinlaßöffnung 9 ist im Ofenbetrieb dauernd offen und braucht keine Abschluß- bzw. Regelvorrichtungen aufzuweisen. Auch der Kamin bzw. die Kaminanschlußöffnung 3 können frei von jeglichen Regelorganen für den Kaminzug sein. Es fehlen ebenfalls Regelvorrichtungen zur Abänderung des lichten Durchflußquerschnitts des Abzugrohrs 5.

Die heißen, im Vöübctrieb der Brenner im Ofenrautn 1 erzeugten Verbrennungsgase sind gezwungen, entgegen dem ihnen innewohnenden Auftrieb durch das nach unten abgebogene Abzugrohr 5 in die Abgaskammer 2 auszuströmen und werden dabei tiefer als die Ofensohle 7 nach unten geführt Infolgedessen bildet sich im Ofenraum 1 ein kleiner Überdruck aus, der etwa dem Höhenunterschied zwischen der Ofensohle 7 und der unteren Auslauföffnung 305 des Abzugrohrs 5 entspricht Dieser Höhenunterschied ist vorzugsweise so groß gewählt daß sich im Ofenraum 1 im Bereich der Ofensohle 7 ein Überdruck von 1 bis 2 mm Wassersäule einstellt Die aus der unteren Auslauföffnung 305 des Abzugrohrs 5 ausströmenden Verbrennungsgase steigen zunächst frei, d. h. hauptsächlich nur infolge ihres eigenen Auftriebs in der Abgaskammer 2 auf. In der Höhe der seitlichen Lufteinlaßöffnung 9 der Abgaskammer 2 werden die aufsteigenden Verbrennungsgase wegen ihres Auftriebs bevorzugt vom Kamin angesaugt Der Eintritt von Außenluft durch die seitliche Lufteinlaßöffnung 9 wird dabei selbsttätig unterbunden bzw. auf einen kleinen, die Durchflußmenge der Verbrennungsgase bis zur vollen Abführleistung des Kamins ergänzenden Anteil gedrosselt

Beim Ausschalten der Brenner, das ohne weiteres plötzlich erfolgen kann, hört die Erzeugung der Verbrennungsgase im Ofenraum 1 auf bzw. wird auf ein durch die weiterbrennenden Zündflammenbrenner bedingtes Mindestmaß herabgesetzt Durch den weiterhin bestehenden Kaminzug wird jedoch nun ausschließlich bzw. vornehmlich Außenluft durch die seitliche Lufteinlaßöffnung 9 der Abgaskammer 2 angesaugt Der Kaminzug kann sich deshalb nicht bis zur unteren, im Abstand unterhalb der Lufteinlaßöffnung 9 liegenden s Auslauföffnung 305 des Abzugrohrs 5 fortpflanzen. Praktisch wird also unterhalb der seitlichen Lufteinlaßöffnung 9 kein Kaminzug auf die im unteren Teil der Abgaskammer 2 bzw. im Abzugrohr 5 enthaltenen Verbrennungsgase ausgeübt Die im Vollbetrieb der

ίο Brenner im Abzugrohr 5 erzeugte, nach dem Ausschalten der Brenner zunächst weiterhin bestehende Verbrennungsgasströmung ist wegen ihrer verhältnismäßig kleinen Geschwindigkeit und der kleinen Masse des strömenden Gases zu schwach, um eine nennens-

is werte Saugwirkung auf die im Ofenraum 1 enthaltenen Verbrer.nangsgase auszuüben, und wird außerdem vom zu überwindenden, durch den Höhenunterschied zwischen der Ofensohle 7 und der Auslauföffnung 305 des Abzugrohrs 5 bedingten Gegendruck ■ sofort abgebremst

Bei ausgeschalteten Brennern wird infolgedessen im Ofenraum 1 der vorher erzeugte, kleine Überdruck von 1 bis 2 mm Wassersäule unverändert aufrechterhalten oder geringfügig auf einige Zehntel Millimeter Wassersäule herabgesetzt Die geringe, von den weiterbrennenden Zündflammenbrennern erzeugte Verbrennungsgasmenge trägt dazu bei, den genannten Überdruck im Ofenraum 1 einzuhalten, und wird nach ihrem Austritt aus der unteren Auslauföffnung 305 des Abzugrohrs 5 und ihrem freien Aufsteigen in der Abgaskammer 2 zusammen mit der durch die Lufteinlaßöffnung 9 angesaugten Außenluft vom Kamin abgesaugt Die Ausbildung eines Unterdrucks im Ofenraum 1 ist jedenfalls ausgeschlossen.

Beim Wiedereinschalten der Brenner, das ebenfalls, plötzlich erfolgen kann, stellen sich selbsttätig wieder die vorstehend im Zusammenhang mit dem Vollbetrieb der Brenner beschriebenen Zustände ein, d.h. die nunmehr erzeugte, volle, aus der Auslauföffnung 305 des Abzugrohrs 5 in die Abgaskammer 2 ausströmende Verbrennungsgasmenge wird nach ihrem Aufsteigen bis zur seitlichen Lufteinlaßoffnung 9 durch den Kamin abgesaugt, während der Eintritt von Außenluft durch die Lufteinlaßoffnung 9 selbsttätig unterbrochen bzw. gedrosselt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Walzwerksofep. mit pulsierender, insbesondere durch Aus- und Einschalten der Brenner regelbarer Beheizung, mit einer neben dem Ofen angeordneten, tiefer als der Ofenraum ausgebildeten, damit verbundenen Abgaskammer und einem mit dem oberen Teil dieser Abgaskammer verbundenen Kamin, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgaskammer (2) mit dem Ofenraum (1) Ober ein gekrümmtes, um 90° gebogenes Abzugrohr (5) verbunden ist, dessen einer waagerechter Schenkel (105) in den oberen Teil des Ofenraums (1) mundet, und dessen anderer vertikaler, sich nach unten in der Abgaskammer (2) erstreckender Schenkel (205) mit seinem unteren, offenen Ende (305) in einer tiefer als die Ofensohle (7) eingestellten Höhenlage in die Abgaskammer (2) ausläuft, wob«n die Abgaskammer (2) im Abstand über der unteren Auslauföffnung (305) des Abzugrohrs (S), jedoch unterhalb des Kaminanschlusses (3) mindestens eine seitliche, im Ofenbetrieb dauernd offene Lufteinlaßöffnung (9) aufweist

2. Walzwerksofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Höhenunterschied zwisehen der Ofensohle (7) und der tiefer liegenden, unteren Auslauföffnung (305) des Abzugrohrs (5) zur Erzeugung eines Überdrucks von 1 bis 2 mm Wassersäule im Ofenraum (1) im Bereich der Ofensohle (7) bei Vollbetrieb der Brenner ausgelegt ist

3. Walzwerksofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der untere Endabschnitt (405) des Abzugsrohrs (5) trichterförmig nach unten erweitert

4. Walzwerksofen nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet daß der obere, Ober der seitlichen Lufteinlaßöffnung (9) der Abgaskammer (2) liegende Teil des Abzugrohrs (5) mit einem wärmedämmenden Mantel (10) versehen ist

5. Walzwerksofen nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß der obere waagerechte Schenkel (105) des Abzugrohrs (5) dicht unterhalb der Ofendecke (6) in den Ofenraum (1) mündet. *s

6. Walzwerksofen nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß die seitliche Lufteinlaßöffnung (9) der Abgaskammer (2) höher als die Ofensohle (7) liegt

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