DE2315459A1

DE2315459A1 - Ofen zur waermebehandlung von gegenstaenden

Info

Publication number: DE2315459A1
Application number: DE19732315459
Authority: DE
Inventors: Richard G Mckinstry
Original assignee: Anchor Hocking LLC
Current assignee: Anchor Hocking LLC
Priority date: 1972-03-27
Filing date: 1973-03-26
Publication date: 1973-10-04
Also published as: BE797332A; FR2177979B1; BR7302202D0; FR2177979A1; JPS498510A; NL7304228A; AU5311973A; GB1432053A; LU67295A1; CA972566A; IT979939B

Description

ANCHOR HOCKIKG CORPORATION, Lancaster, Ohio, USA.

Ofen zur Wärmebehandlung von Gegenständen

Die Erfindung bezieht sich öfen für die Wärmebehandlung von Gegenständen, die sich auf einer förderanlage bewegen. Insbesondere ist sie auf einen gasbeheizten Ofen gerichtet, in dem die Gegenstände mit einem Spezial-Behandlüngsdampf in Berührung gebracht werden, während sie durch einen gunnel oder Muffelofen hindurchgehen, durch den der Dampf von der Grasflamme und den Verbrennungeprodukten isoliert wird.

Verschiedene Herstellungsverfahren enthalten einen Schritt, in dem die Gegenstände einem heißen Dampf ausgesetzt und durch diesen behandelt werden. Beispielsweise können bei der Herstellung von Glaswaren, wie Leichtgewichtsflaschen für kohlensäurehaltige Getränke, diese Gegenstände vorteilhafterweise einer Dampfbehandlung bei erhöhter Temperatur ausgesetzt werden, um die festigkeit und die Abriebwiderstands-

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Büro Berlin

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fähigkeit der Flaschen zu verbessern. Es kann in diesem Verfahren ein Kupfer-Halogen-Dampf, z.B. Kupferchlorid (Cu₂Cl₂) verwendet werden. Der Dampf wird auf einer Temperatur in der Größenordnung von etwa 540⁰C in der Zeit der Behandlung, gewöhnlich einer Dauer von wenigen Minuten gehalten. Beispiele solcher Verfahren werden in den amerikanischen Patentschriften 3, 489,546 und 3,502,454 beschrieben.

Der Ofen nach der Erfindung ist bei einer solchen Kupfer-Halogen-Dampfbehandlung von GrIasbehältern von nutzen und er
wird hier vorwiegend in Bezug auf ein solches Verfahren erläutert. Dieser Ofen kann jedoch auch für die Ausführung
anderer Temperaturbehandlungen von Gegenständen verwendet
werden, zum Beispiel beim Aufbringen von Dekoren oder Glühhärten mit oder ohne einen Spesialdampf.

Wenn der Dampf mit der Glasoberfläche in Berührung kommt,
tritt eine Ionen-Austauschreaktion ein, wodurch der Natrium-Ionen-Gehalt der Glasoberfläche teilweise durch Kupfer-Ionen ersetzt wird. Dies modifiziert die Zusammensetzung von Glas
in einer dünnen Oberflächenzone auf dem Gegenstand. Das sich ergebende modifizierte Glas besitzt eine niedrigere Ausdehnung als der Best des Gegenstandes· Beim Abkühlen bildet sich eine Druckschicht, die die. Festigkeit des Gegenstandes
verbessert.

Zum Durchführen solcher Wärmebehandlungen auf einer Produktionsbasis ist die Behandlung der Flaschen während ihrer Bewegung auf einer Förderstrecke erwünscht. Dies heißt, eine
fortlaufende Behandlung und nicht eine unterbrochene Behandlung. Vorteilhafterweise geschieht dies, während sieh, die
Flaschen an der Aufnahme stell® der förderanlage befinden, an die sie unmittelbar aus der formmaschine gelangen.

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Bei Verwendung eines elektrisch, beheizten Ofens, in dem die Heizelemente sich, in der Berührungszone mit dem Dampf "befinden, wird der Dampf von der Wärmequelle nicht isoliert.

Es wurde festgestellt, daß Kupfer-Halogen-Dampf bei einem solchen elektrischen Ofen allmählich die Ofenstruktur, insbesondere die Heizelemente angreift und korrodiert. Dies verringert ersthaft die Betriebsdauer, was somit für die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens schädlich, ist.

Ferner ist zu beachten, daß das Vorhandensein von Wasserdampf in der dampfenthaltenden Zone schädlich sein kann. Bei der Verwendung von Gas als Wärmequelle reagiert der sich, aus der Verbrennung des Gases ergebende Wasserdampf mit dem kupferhaltigen Dampf. Dies führt zu einer unzulässig hohen Geschwindigkeit beim Verbrauch der kupferhaltigen Dampfquelle. Bin Kupferoxydniederschlag kann ebenfalls entstehen. Dies führt von einer leistungsfähigen Praxis des Verfahrens in einer Umgebung einer offenen Gasflamme weg.

Gemäß der Erfindung wird ein ständiger gasbetriebener Muffelofen verwendet, bei dem die Flamme und die Verbrennungsprodukte von den zu behandelnden Gegenständen isoliert sind. Die Gegenstände bewegen sich, durch den Ofen an einer laufenden Förderanlage, die durch einen rohrförmigen oder Muffelofen führt, der durch die Flamme geheizt wird, die nur seine Außenfläche berührt. Die Gegenstände auf der Fördererinnenseite des Tunnels werden dadurch von der Flamme isoliert.

Die Kupfer-Halogen-Dampfbehandlung ist temperaturempfindlich. Die Temperaturregelung ist somit für die Kontrolle der Gegenstände auf Einheitlichkeit und Qualität wichtig. Kleine Temperaturschwankungen können sichtbare Unterschiede in der Farbe bestimmter Behälterarten zur Folge haben. Auch die Art des Druckbandes an der Oberfläche des Gegenstandes durch die Be-

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handlung hängt von dem Zeit-Temperatur-Zyklus abr Ein kürzerer aber heißerer Umlauf neigt zum Erzeugen eines schärferen Bandes und somit einer größeren Druckfestigkeit mit sich ergebender höherer Festigkeit der Gegenstände. Ein verhältnismäßig längeres und kühleres Aussetzen neigt zum Aufbau breiter Druckbänder mit kleineren Festigkeitsverbesserungen neben einer Verringerung der Leistung des Verfahrens.

Darüberhinaus ist es wichtig, daß die !Temperatur des Gegenstandes von oben bis unten einheitlich ist. Die große und enge Form der Flaschen selbst macht diese für Tunneltemperaturschwankungen in vertikaler Richtung empfindlich. Dies ist in einem fortlaufenden horizontalen Ofen schwierig, bei dem die filuffeienden offen sein müssen, um den Durchgang der Förderanlage durch diesen zu ermöglichen. Ein voller Bereich von Glasbehältera erfordert ein© Tunnelhöhe von etwa 330 mm. Es ist festgestellt worden, daß außer dem Aufbau der Einheitlichkeit der vertikalen Temperatur Wärme, di© an die Außenseite des Muffele angelegt wird, sum Aufbau von vertikalen Konvektions-strömen im Muffelofen neigt, so daß sein oberer Teil (und somit die oberen Teile der Flasche) stärker als der untere Teil aufgeheizt werden, so daß eich eine unerwünschte nicht-einheitliche Behandlung ergibt.

Ein größerer Gegenstand der Erfindung ist ein fortlaufender horizontaler Muffelofen, der von außen durch eine Flammenanordnung geheizt wird, die einen hohen Grad von einheitlicher Temperatur bedingt, die in vertikaler Richtung an einer gegebenen Stelle innerhalb des Ofens gemessen wird.

Bei der Kupfer-Halogen-Dampf behandlung von Flaschen in anderen Wärmebehandlungsverfahren ist eine geregelte Temperaturveränderung in Bewegungsrichtung notwendig. Ein richtiger thermischer Ablauf oder eine Zeit-Temperatur-Aufzeichnung, wi· sich die Gegenstände entlang der Förderanlage bewegen,

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ist zum Erzeugen von Gegenständen gleichbleibender Qualität und zum Herstellen der gewünschten Festigkeit in kürzester Zeit notwendig. Hierfür ist es wichtig, daß die temperatur der Gegenstände (die in ihrer gesamten vertikalen Höhe jederzeit einheitlich sein soll) sich entsprechend einem vorher aufgestellten Plan ändert, wenn die Förderanlage durch den Ofen geführt wird· Insbesondere soll bei der Kupfer-Halogen-Dampfbehandlung von Behältern die Temperatur über den Vergütungspunkt der Gegenstände auf einen Wert ansteigen, der so heiß wie möglich, aber nicht so hoch ist, um eine unerwünschte Deformation oder einen Durchhang zu bewirken»

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Ofen, durch den die Temperatur der Gegenstände auf der Förderanlage im Muffelofen einem gewünschten Plan oder einem Verhalten folgen, wenn sie sich in horizontaler Richtung bewegen, so daß an einem gegebenen Punkt auf der Förderanlage die Gegenstände ein nahezu flaches vertikales Temperaturverhalten besitzten·

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält der Ofen nach der Erfindung eine Verbrennungskammer in der sich eine .hohle Verbrennungszone mit kreisförmigen Querschnitt befindet. Ein länglicher, offen endender Tunnel oder Muffelofen geht durch die Verbrennungszone ausgerichtet an seiner Achse hindurch und wird auf "Steltzen¹¹ oder offenen Ständern in der Verbrennungezone getragen, so daß alle Seiten dee Tunnels in dieser Zone der Flamme ausgesetzt sind und durch sie beeinflußt werden. Der Tunnel enthält eine Einrichtung zum Tragen und Führen einer Förderanlage, die durch ihn von einem Ende zu anderen hindurchgeht.

Die VerbrennungBzone und der Tunnel in ihr werden von mehreren Gasbrennern beheizt, die Gasflammen nur in die Verbrennungskammer richten. Die Brenner treten in die Zone durch eine Innenwand der Verbrennungskammer ein und eind so ge-

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richtet, daß die Flamme am Band rund um den Tunnel in der Zone zirkuliert. Dies heißt» die Brenne rf lammen sind tangential in den Baum zwischen dem Tunnel und der Innenwand der Verbrennungskammer gerichtet.

Die Brenner sind vorzugsweise von der Art übermäßiger luft und besitzen ein hohes Gasausgangs volumen. Diese Grase werden am Band rund um den funnel gedreht oder gewunden, um ihn vollständig zu umgeben· Die Brenner befinden sich an winkelig verteilten Stellen um den Tunnel herum an einer seiner Seiten. Bin nächster Brenner tritt in die Verbrennungszone an der anderen Seite und unter dem Tunnel ein. Die Ausgangsgase aus jedem Brenner verstärken einander beim Durchlaufen von weniger als den vollen. Umfang des Tunnels. Die Brenner sind vorzugsweise axial voneinander mit Abstand angeordnet. Die Ausgangsgase gehen zu einem Entlee rungs- oder Austrittsschacht, der aus der 5Ferbrennungszone durch die Wand des Ofens verläuft und entlang dem funnel von den Brennern mit Abstand angeordnet ist· Me Bewegung des Gases um des Tunnel beschreibt eine horizontale Spirale oder Schraubenlinie, wenn sie zum Ausgang führt.

Die Enden jeder Verbrennungezone sind durch. Stirnwände verschlossen. Es kann am Tunnel mehrere Verbrennungsabschnitte geben, so daß die Tempereator in federn Abschnitt praktisch, unabhängig von der Temperatur in. benachbarten Abschnitten geregelt werden kann. Der Ausgang eines jeden Brenners kann so geregelt werden, daß er ein gewünschtes Längstemperaturprofil ergibt·

Wenn, wie bei der Kupfer-Halogen-Behandlung, sine besondere Dampfphase im Tunnel gehalten werden soll, werden vorzugsweise Wettertüren verwendet, um den Abfluß d@s Behandlungsdampfes und die Wärmeübertragung durch, die Enden des Tunnels

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so klein wie möglich zu halten. Es ist festgestellt worden, das Wettertüren, die eine quer am Tunnel von dessen Boden aus gerichtete Luftschicht ist ohne einen entgegenwirkenden Auslaß hierfür besonders wirksam Bind·

Portlaufende Muffelöfen sind in breitem Sinn bekannt. Bin solcher Ofen (für die Herstellung von Koks) wird in der amerikanischen Patentschrift 1,730,570 beschrieben, aber die früheren Konstruktionen bewirken keine horizontale Spirale oder einen Wirbel heißen Gases um die Außenseite eines offen endenden Muffelofens, wie es der nach der Erfindung tut.

Ein Verfahren der Wärmebehandlung von Glaswaren gemäß der Erfindung besteht im Aufstellen dieser in einer Linie auf der Förderanlage und im fortlaufendes Bewegen der Förderanlage mit den Gegenständen auf ihr durch den offen endenden Muffelofen, während dieser oder mindestens dessen mittlere Teil beheizt wird, wobei heiße Gase, die tangential an die Außenfläche angelegt werden und in Längsrichtung als Spirale rund um die Außenseite des Muffelofens strömen.

Die Erfindung wird anhand eines Beispiels mit Hilfe der Zeichnungen erläutert·
In den Zeichnungen ist:

Figur 1 eine Seitenansicht eines Ofens nach der Erfindung in der bevorzugten Form für Kupfer-Halogen-Behandlung von Glasflaschen}

Figur 2 ein Achsschnitt in größerem Maßstab eines Tunnelteile des Ofens nach Fig. 1 mit der Einlaßwettertür;

Figur 3 ein Axialechnitt einee anderen Tunnelteile dee Ofen» nach Fig. 1 mit der Wettertürschieberegelung im Daapfbehandlungsabschnitt des Tunnels;

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Figur 4 ein Axialschnitt ®in@® anderen Teils der Dampfbehandlung des Tunnel © mit der Querrinne für !Träger, die die Kupfer-Halogenquelle enthaltenj

Figur 5 ein Querschnitt an der Linie 5-5 der figur 2; dieselbe Ausbildung erscheint auch an der linie 5-5 der Figur 3;

Figur 6 ein Querschnitt .in gröierem MaSstab an der Linie 6-6 der Figur 1 j und

Figur 7 ein Querschnitt in größerem Maßstab an der Linie 7-7 der Figur 1. .

Der Ofen ist besonders für das Kupfer-Halogen-Dampfverfahren geeignet, doch ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt.

Der Ofen des dargestellten Beispiels enthält vier Längsschnitte, von denen ;jeder einsein sua Zusammenbau von einem Ende zum anderen hergestellt isto Die ersten drei der vier Abschnitte sind Heisabschnitte_β Der viert® Abschnitt ist ein Kühlabschnitt und besitzt kein© &a ©brenne 5? _o All© werden von einer horizontalen Förderanlag© 10"durchquert_p die in Längsrichtung durch den Ofen von einem Ende-zum anderen verläuft„ Die For-* deranlage läuft auf einer horizontalen Bahn.zwischen Endrollen (nicht dargestellt) und kehrt auf einer Bahn unter dem Ofen zurück. In Figur 1 ist die Sichtung der Förderstrecke von links nach rechts, wie durch den Pfeil 15 angezeigt.

Von den vier Abschnitten dee Ofens 11 bis 14 bildet der erste Abschnitt 11 einen Temperaturangleiehabschnitt, in dem die Gegenstände auf der Förderanlage erhitzt und auf gleichmäßig hohe Temperatur gebracht werden» Der nächste Abschnitt 12 ist der Dampfbehandlungsabschnitt ₉ in dem die Gegenstände mit dem Behandlungsdampf in Berührung gebracht werden. Der dritte Abschnitt 13 ist ein Glühabschnitt, in dem die Artikel außer Kontakt mit dem Behandlungsdampf und eine geregelte allmähli-

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ehe Temperaturverringerung erfahren. Der vierte Abschnitt 14 ist ein Sehlußkühlabschnitt und "besitzt keine Brenner.

In jedem der Abschnitte 11 bis 14 läuft die Förderanlage 10 durch einen sie umgebenden Tunnel oder Muffelofen 20, der eine Führung oder ein Rohr ist, das einen rechteckigen Querschnitt haben kann (Figur 6). Br ruht auf einem Träger in der Form von in Längsrichtung verteilt angeordneten Ständern oder Haltern 21. Diese Halter 21 halten den Tunnel so, daß er in der hohlen umgebenden Verbrennungskammer 22 zentriert ist· Die Verbrennungskammer 22 besitzt eine Innenwandfläche 23, die den Tunnel 20 umgibt, aber radial von ihm mit Abstand angeordnet ist, so daß eine offene ringförmige Verbrennungszone 25 um den Tunnel 20 zwischen diesem und der Wand 23 entsteht.

Die Brennkammer 22 enthält eine Außenleitung oder Hülse 26 aus Metallblech. Die Hülse 26 trägt und schützt die flachen Isolierelemente, die an ihr durch Schrauben oder Bolzen befestigt sind. Die Isolation besteht zweckmäßig aus zwei Schichten, einer dicken Außeniaolt-ierschicht 29 mit Batterien von feuerfesten Fasern, und einer dünnen Schicht 30 mit zusammengedrückten, mechanisch starren und dauerhaften Platten aus einem feuerfesten Isoliermaterial. Für das Kupfer-Halogen-Verfahren soll die Isolation Temperaturen von über 1100⁰O aushalten können· Die "Fiberfax¹* - Isolierung der Baboock and Wilcox Corporation ist in der beschriebenen Form hierfür geeignet und im Handel erhältlich.

Die Schrauben 28 ragen nach innen aus der Hülse 26 heraus und gehen durch beide Isolierschichten 29 und 30 hindurch. Beide Schichten werden durch Befestigungemittel 31 an ihrem Platze gehalten. Die Halter 21 ragen aus der Hülee durch die öffnungen 35 in der Isolation nach oben heraus.

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Die innere Isolierschicht 30 ergibt, wie Figur 6 zeigt, einen Innenraum um den Tunnel 20 herum, der einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt besitzen kann. Um eine einheitliche
runde Bewegung der Wirbelbewegung der Flamme um den Tunnel 20 herum zu erreichen, sind die Längskanten, an denen die vertikalen und horizontalen Flächen der Isolationsschicht 30 zusammentreffen, durch gekrümmte Segmente 32 abgerundet. Die
Segmente werden an den Schrauben 28 gehalten. Die Innenwand
23 der Verbrennungszone 25 ist durch die Abschnitte 32 und
Seile der Flächen der der inneren Isolierschicht 30 umfaßt.
Diese ergeben zusammen die Oberfläche oder Wandung 23 mit etwa rundem Querschnitt um die Verbrennungszone 25 herum.

Yom theoretischen Standpunkt aus eoll der Tunnel 20 ebenfalls einen kreisrunden Querschnitt ähnlich dem der Wand 23 für die beste einheitliche Wirbelströmung dee eases aufweisen. Um der Korrosion bestimmter Behandlungsdämpfe einschließlich Kupferchlorid zu widerstehen, soll rostfreier Stahl als Tunnelmaterial verwendet werden. Hunde Sohre aus röstfreiem Stahl der notwendigen Durchmesser sind nicht leicht erhältlich und wurden nur sehr kostspielig herzustellen sein. Bs ist üblich und weniger kostspielig, den Tunnel aus einer flachen Platte oder einem Blech aus rostfreiem Material durch. Formen eines rechteckigen Kastens mit verschweißten Längskanten herzustellen.
Im Betrieb wurde festgestellt_g daß die Wirbelbildung des Brenngases nicht unnötig zu begrenzen ist. Um Stöße von CuCl τ
Dampf im Abschnitt 12 auszulialte&g, wirkt 601 Inconel- rostfrei als Tunnelmaterial. In den anderen Abschnitten und für die
Ständer reicht 316- rostfrei aus».da diese dem konzentrierten Dampf nicht ausgesetzt sind.

Die Förderanlage 10, geht tfter tem Boden durch den Tusrnel hindurch und wird von längsverlaufendsa Wi&keln oder Halterungen 33 getragen und geführt. Diese verhindern eine Abnutzung zwischen der Tunnelfläche und dem BaMo

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Der Tunnel ist vorzugsweise an den Ständern 21 nicht starr befestigt, sitzt aber zwischen den führungskanten 34 an den Oberseiten jedes Ständers. Zwischen dem !funnel und den Ständern ergibt sich durch die thermische Ausdehnung des aufgeheizten Tunnels eine relative Längsbewegung (mehr als 50 bis 100 mm für einen 6,4 m langen Tunnel) gegenüber der Hülse 26, an der die Träger 21 befestigt sind. Dies wird durch die beschriebenen gleitenden Träger erleichtert.

Die Yerbrennungszone 25 wird durch Yerbrennen von Naturgas oder dergl. aufgeheizt. Jeder der Abschnitte 11 bis 13 ist ein getrennter Ofen und jeder wird von mehreren Gasbrennern 37 aufgeheizt.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Verbrennungszone des Temperaturangleichabschnitt 11 von zwei Brennern beheizt» Der Dampfbehandlungsabschnitt 12 von drei Brennern und der Ausglühabschnitt von vier Brennern, von denen einige je nach dem Ausglühplan nicht notwendig sind. Die Zahl der Brenner in einem besonderen Abschnitt ist für die Erfindung nicht kritisch und hängt von der Art der zu verwendenden Warmebehandlungsart und der Art und der Durchlaufgeschwindigkeit der behandelten Gegenstände ab.

Jeder Gasbrenner 37 kann von für sich bekannter Art sein. Vorzugsweise ist er ein sogenannter "Luftüberschußbrenner*. Diese Brenner arbeiten mit kräftigem Einblasen eines großen Überschußes von Luft unmittelbar in das zu verbrennende Gae. Diese Überschußluft liegt gewöhnlich im Bereich des 2 bis 10 fachen der für eine stoichöimetrische Verbrennung der Gasströmung notwendigen Luftmenge. Im dargestellten Beispiel wird ein Überschuß von 300 bis 400 S^ verwendet. Die Flamme besitzt eine hohe Vorwärtsgeschwindigkeit und eine einheitlichere Temperatur als eine gewöhnliche Flamme. Solche Brenner sind im Handel erhältlich, z.B. sind die Brenner, die in den öfen gezeigt werden,

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solche der "Series 4423 XS Air Gas Burner» der North American Mfg. Co. Cleveland, Ohio.

Die Brenner 37, jedes Abschnitts sind, wie die Figuren 1 und 6 zeigen, in Längsrichtung voneinander in Abstand angeordnet und treten abwechselnd in die Verbrennung skammer 25 oben und unten am Tunnel und von gegenüberliegenden Seiten ein. Das heißt, die Brenner sind versetzt und gegenüberliegend angeordnet und liegen über dem Ofen an einer Seite und unter ihm an der anderen. Die Brenner treten tangential in die Verbrennungszone durch Öffnungen 37 in der Wandung 23 ein. Im Idealfall liegen die Brenner so, daß, wenn ihre Achse zu einem Punkt auf der halben Strecke der Verbrennungszone Verlängert würde, er etwa senkrecht eine radiale Linie 40 vom Tunnel 20 zur Wandung 23 (Figur 6) schneidet. Bei Betrieb richtet jeder ,Brenner die Flamme an das Ober- oder Unterteil des Tunnels um die Verbrennungszone herum. Die kreisrunde Schleife der Innenwand 23 biegt die Flamme um den Tunnel, so daß eine Wirbelbewegung der Flamme und von heißer Luft um die Tunnelaußenseite herum entsteht (Figur 6). Die Flamme umgibt die Außenfläche des Tunnels, geht zwischen die Halter 21, die ihn von unten halten, um die vier Seiten des Tunnels herum. Dies erzeugt äußerst gleiche Temperaturen an einer gegebenen Querschnitirsflache des Tunnels· Die Daten zeigen, daß die Temperatur am oberen Teil der Flasche (bei 24 in Figur 6 gestrichelt dargestellt) im Tunnel sich innerhalb 2⁰C der Temperatur am Boden der Flasche befindet.

Jeder Abschnitt 11 bis 13 besitzt einen Abzugschacht oder Auslaß 38, der sich neben einem Ende des Abschnitts befindet. Der Schacht verläuft von der Verbrennungskammer 25 über die Isolierschichten 29 und 30 und über die Hülse 26. Er ist mit einem Schieber und einem Ofendruekmesser (nicht dargestellt) ausgerüstet»

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Im Tunnel "befinden sich in jedem Abschnitt Regel-Thermoelemente und jeder Abschnitt besitzt seine eigene automatische Temperaturregelung, die üblicher Art sein kann·

Das Brenngas und die Überschußluft wirbeln als Schraubenlinie von den Brennern zum Schacht 38 neben dem Ende des Abschnitts· Dieses Gas badet den Tunnel und verläuft wegen des Wirbels infolge der tangentialen Einführung und der Gasspirale zum Schacht und ganz um ihn herum.

Der Tunnel isoliert die Gasverbrennungsprodukte außerhalb der Verbrennungszone vom Behandlungsdampf und von den Gegenständen im Tunnel, so daß zwischen diesen keine Eeaktion erfolgt. In ähnlicher Weise sind die Brenner in der Verbrennungszone vom Behandlungsdampf isoliert, so daß keine Korrosion an Brennern oder Wandung 23 durch den Dampf eintreten kann. Die Wärme wird durch die Tunnelwandung von allen Seiten gleichmäßig (einschließlich von oben und unten) eingeführt. Die Gaswirbelbewegung "bügelt" heiße Stellen aus.

Beim dargestellten Ofen sind Änderungen um längstemperaturverhalten nicht notwendig. Wo sie von Bedeutung ist, soll man. die Axialströmung der Verbrennungsgase in der Zone 25 von einem Abschnitt zum anderen sperren. Dies geschieht durch Stirnwän-de oder Abteile 40. Diese befinden sich an den Verbindungen oder Planschen 41» an denen die Abschnitte mit ihren Enden verbunden sind. Die Stirnwände 40 sind, wie Figur 7 zeigt, Metallblech- oder Plattenabteile, die an ihren Außenkanten zwischen den entsprechenden Planschen 41 zusammengeklammert sind und radial an der Verbrennungszone 25 nach innen zum Tunnel 20 verlaufen. Die Stirnwände müssen jedoch nicht starr mit dem Tunnel verbunden sein. Ihre Innenkanten 42 sind etwas von der Tunnelwand entfernt· Die Stirnwände 40 sind durch radial verlaufende Schlitze 43 in Segmente unterteilt. Die Innenteile der Stirnwände 40 in der Verbrennungezone 25 und neben dem Tunnel

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20 können sich, ohne Knicken unter der Verbrennungshitze zum kühleren Außenteil an den Flanschen neben der Hülse 26 ausdehnen. Die Schlitze 43 sind bei Arbeitstemperatur geschlossen oder sehr eng. Eine Axialverschiebung des Tunnels infolge der Läng sausdehn ung zu den Stirnwänden wird ebenfalls erleichtert, da diese nicht verbunden sind.

Die Stirnwände unterdrücken eine Längs strömung der Flamme und der Verbrennungsprodukte von Abschnitt zu Abschnitt und, wenn alle drei Abschnitte 11 bis 13 auf etwa demselben Ofendruck gehalten werden, können die Temperaturen in jedem Abschnitt an der Tunnellänge unabhängig geregelt werden.

Durch Darstellen der Regelbarkeit der Temperatur läuffbei dem besonderen, dargestellten Ofen das Band mit einer Geschwindigkeit von 55 mm pro Minute. Die in die Angleichzone 11 eintretende Ware besitzt eine Temperatur von etwa 12O⁰G bis 190⁰C. Die Durchgangszeit in der ersten Zone ist 2,2 Minuten. Die Ofentemperatur (gemessen durch ein wanderndes Thermoelement) steigt in der ersten Minute der Bewegung auf etwa 620⁰C und dann langsam auf etwa 675⁰C in der nächsten Minute, bleibt dann bei etwa 675⁰C für den Rest der ersten Zone stehen. (Der Schacht 38 befindet sich in Förderrichtung vor den Brennern in dieser Zone). Dies ist die Spitzentemperatur bei dem dargestellten Ofen. An diesem Punkt beträgt die Temperatur in der Zone 25 außerhalb des Muffelofens etwa 695⁰C. Die Bewegung szeit in der Behandlungszone 12 ist 2,4 Minuten, während der die Temperatur linear von 675⁰C auf 577⁰C fällt. In der Glühzone 13 wird die Temperatur von 675⁰C auf 570⁰C in drei Minuten herabgesetzt, dann schneller auf 31O⁰C in der nächsten Minute. (Bei dieser Abfallgeschwindigkeit ist der Betrieb von nur zwei der vier Brenner notwendig). In der unbeheizten Kühlzone 14 fällt die Temperatur in 3,3 Minuten auf etwa 138⁰C. Eine Zeit- oder Lage-Temperatur-Linie erscheint als kein

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♦»Stoß", wenn die Ware die Brenner passiert. Die Ofentemperaturen sind so eingestellt, daß die tatsächliche Temperatur der Ware niemals ganz seinen Erweichungspunkt erreicht.

Der Tunnel 20 ist an den Enden offen, d.h. er "besitzt weder Tür noch Verschluß an einer der Seiten. TJm die Strömung der kühleren Außenluft in den Tunnel sehr klein zu machen und gleichzeitig einen Verlust an Wärme und/oder Behandlungsdampf durch die offenen Enden des Tunnels zu verhindern, werden an verschiedenen Stellen entlang dem Tunnel Türen vorgesehen. Insbesondere "befindet sich eine Innenwettertür am Eingang zum Tunnel im Abschnitt 11 und eine Auslaßwettertür im Abschnitt 13. Weitere Wettertüren 47 und 48 befinden sieh im Dampfbehandlungsabschnitt und sind einander ähnlich, doch so angebracht, daß sie die Strömung gegeneinander richten. In jedem Jail verwenden die Tunnel trockene Luft (- 62⁰C Taupunkt), um ein Einführen von Feuchtigkeit in den Tunnel zu vermeiden. Die Eingangs- und Ausgangswettertüren 45 und 46 richten je eine dünne Luftschicht, die sich mit verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit bewegt (z.B. 30 bie 100 Meter pro Minute) quer oder senkrecht vonoben in den Tunnel. Für keine Wettertür ist eine besondere Wetterturaustrittsführung vorgesehen. Die Strömung versucht die Innenseite des Tunnels unter Druck zusetzen und dadurch heiße Gase in den Ofen zurückzupumpen und das Eintreten von kühler Außenluft zu verhindern. Es wurde als unnötig befunden, die Atmosphäre zu sammeln und wieder umlaufen zu lassen·

Jede Tunneltür 45 und 46 enthält eine Düse 50 von rechteckigem Querschnitt (Figuren 2 und 5), die quer zum Tunnel, vorzugsweise an dessen Oberteil verläuft. Die Düse ist nicht sehr weit und verläuft, wie Figur 5 zeigt, an der mittleren nur zwei Drittel der Weite des Tunnels. Die kurze oder zur Tunnelweite nicht ganz volle Weite der Düse 50 vermeidet

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lange Luftströmung an der Seitenwandung· Dadurch wird der Stromzug an den Tunnelseitenwänden sehr klein und erleichtert eine Strömung mit minimaler Wirbelbildung und Quervermischung im Tunnel. Die Kanten der Luftströmung von den Düsen 50 und 54 werden durch die gestriekelten Linien in Figur 5 angedeutet.

Jede Düse wird über eine große rechteckige Anfüllkammer 51 geführt, die wiederum von einem Strömungsstreckteil 52 geführt wird· Dieser enthält ein Bündel von Bohre verhältnismäßig kleinen Durchmessers. Im dargestellten Ausführungsbeispiel gibt es 37 solcher Bohre von je einem Außendurchmesser von 9,5 mm, einer Länge von 81, 5 mm, die zu einem Bündel punktverschweißt sind. An diese Qrnsll© wird von einer trokkenen Druckluftleitung ( «=· 61° Sampunkt) an der Außenstelle des Ofens durch eine Innenwandung 23 Luft geliefert, die einen verhältnismäßig langen f©g um die YerbreBnungszone 25 führt, so daß die durch, di© Leitung 55 gehende Luft auf Ofentemperatur in ihrem Weg zur Kammts? 51 e rhi tat wird* Der Strömungstrecker 52 fördert in Kombination mit der Kammer 51 die Temperatureinheitlienkeit bei Minimaler Wirberbildung der in den Tunnel entretenden Luft« Bieg gewährleistet mehr lamme1-lierte Strömung bei einem Minimum an Mischung mit atmosphärischer Luft. In dieser Verbindung ist festgestellt worden, daß die unteren Luftgeschwindigkeiten hierfür weit mehr erwünscht sind als höhere Geschwindigkeiten.

Die Wettertüren 45 und 46 besitzen Düsen 50, die senkrechtzur Förderanlage verlaufen, wie figur 2 zeigt· Dagegen haben die Wettertüren 47 und 48, wo der Tunnel in bzw* aus den Dampfbehandlungsabschnitt 12 ein und austritt, Türen 54, die winkelig zu einander gerichtet sind (Figuren 2 und 3). Dieser Winkel 55 (Figur 3) ist vorzugsweise 20 bis 30° in bezug auf eine senkrecht zum Band verlaufende Linie» Die Türen 47 und 48 und ihre Luftzuführleitungen sind ähnlich den Türen 45

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und 46. Die winkeligen Düsen der Türen 47 und 48 dienen folgendem:

1. Der Behandlungsdampf wird zur Mitte des Behandlungsteils 12 gepumpt, so daß ein Ausströmen von Dampf in den Angleichabschnitt 11 oder den Giühabschnitt 13 verringert wird.

2. Sie erzeugen eine Rührwirkung, so daß die Einheitlichkeit der Temperatur- und Dampfkonzentration gefördert wird und dabei umlaufende flügel überflüssig werden.

3. Diese Vorhänge regeln das "Abtreiben" durch den Tunnel. Insbesondere kann hinsichtlich dieser Wirkung der Ofen so lang sein, daß ein Druckdifferential zwischen seinen beiden Enden besteht, und es kann dort eine leichte Luftströmung von einem Ende durch den Tunnel zum anderen Ende bestehen· Dies ergibt sich sehr häufig an Tagen, an denen es außerhalb der Jabrik sehr windig ist. Der Abtrieb ist nicht nur das Ergebnis der Bewegung der Fördereinrichtung, und tatsächlich kann ersieh in der der fördereinrichtung entgegengesetzten Richtung bewegen· Wenn dem nicht entgegengewirkt wird, kann ein solcher "Abtrieb" einen unerwünschten Verlust von Wärme und/oder Dampf zur folge haben. Beim Eintreten eines "Abtriebs" kann dem durch Erhöhen der Luftströmung durch eine der Wettertüren 47 und 48 und/oder Verringern in der anderen 47 oder entgegen gewirkt werden. Andererseits oder auch zusätzlich kann der Ofen auch mit einer Abtrieb-Regelröhre versehen sein, die in der erwähnten früheren Anmeldung beschrieben worden ist.

Die Mittel zum Erzeugen eines Behandlungsdampfes enthalten keinen Teil der Erfindung und hängen von der jeweiligen Art der Behandlung ab, in der der Tunnel verwendet werden soll« Wo der Tunnel für eine Kupferchloriddampfbehandlung benutzt

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werden soll, werden entsprechende Dampferzeugungsmittel in der frühren amerikanischen Anmeldung Serial Kr. 62,489 beschrieben.

Zum Einführen von Dampf (wenn verwendet) in den Behandlungsabschnitt verläuft ein Kreuzrohr 60 durch und am Ofen in der Mitte des Dampf behandlung sab schnitte 12 unmittelbar unter dem Tunnel 20. Bs steht mit dem Innern des Tunnels durch eine öffnung 56 in Verbindung. Feuerfeste Träger, die eine Quelle von granulären Kupferchlorid oder ein anderes Behandlungsmaterial enthalten, werden durch einen entsprechenden Verschluß an einem Ende des Rohres 60 eingeführt und durch dieses in eine Leitung gedrückt. Die Temperatur der Träger erhöht sich, wenn sie durch die Verbrennungskammer 25 gehen^ ausreichend, um Kupferchloriddampf zu erzeugen, der in den Behandlungstunnel 20 gelangt, wenn die Träger unter die öffnung 56 kommen. Nach der Erschöpfung der Kupferchloridquelle werden die Träger von der anderen Seite dee Ofens zurückgezogen· Die Ein- und Ausgänge des Rohres 60 werden vorzugsweise gekühlt, damit die Träger an den Be- und Entladeenden behandelt werden können*

Der dargestellte und beschriebene Ofen ist für eine einzige Behandlungsstraße bemessen· Wenn di© Zahl der zu behandelnden Gegenstände größer wird, kann die Kapazität des Ofens durch Verwenden eines weiteren Tunnels führen des Bandes mit Mehrfachetraßen von Gegenständen oder durch Verwenden mehrer Tunnel an seitlich verteilten Stellen an einer weiten Verbrennungszone erhöht werden. Um die thermische Ausdehnung eines weiten Tunnels zu erleichtern und sein Dada, unter der Wirkung hohen, bei der Glasbehandlung verwendeten Temperaturen zu tragen, soll in diesem fall das Tunneldach an dsr Hülse hängen. Hierfür würden rostfreie Stahlstangen von der Außenseite des Muffeldachs durch die Verbrennungszone nach oben zu Kreuzträgern zur oberen Außenseite des Ofens führen»

- Patentaneprüche 30 98 40/09 93 - 19 -

Claims

PATE NTAN WALTE

DIPL. ING. WALTER MEISSNER in DIPL. ING. HERBERT TISCHER

DIPL. ING. PETER E. MEISSNER monchen

DIPL. ING. H.-JOACHIM PRESTING

BERLIN

11. MRZ. 1373

1 BERLIN 33 (GRUNEWALD), den HERBERTSTRASSE 22

AN - 25661

Patentansprüche:

1· Ofen für die Wärmebehandlung von auf einer fördereinrichtung durch ihn geführten Gegenständen mit einem langen Tunnel mit einer horizontalen Achse und einer öffnung an jedem Ende, durch die die Fördereinrichtung hindurchgeht, dadurch gekennzeichnet, daß der Tunnel (10) über mindestens einem Teil seiner Länge von einer Verbrennungskammer umgeben ist, deren Innenfläche vom Tunnel radial in solchem Abstand angeordnet ist, daß zwischen der Oberfläche und dem Tunnel eine Terbrennungszone (25) gebildet wird, an deren an jedem Ende ein Aufbau den Baum zwischen dem Tunnel und der Innenfläche schließt, daß mehrere Gasbrenner (37) durch die Innenfläche der Kammer in die Verbrennungszone (25) eintreten und Brenngas in die Zone in zum Tunnel tangentialer Richtung blasen, so daß eine Wirbelbildung erhitzten Gases rund um den Tunnel in der Verbrennungskammer (22) gebildet wird.

2, Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Auslaß für die Verbrennungszone (25) axial von den Gasbrennern (37) entfernt angeordnet ist, so daß eine schraubenförmige Gasströmung in der Zone von den Brennern rund um den Tunnel (10) zum Auelaß führt.

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3. Ofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Einblasen von Luft in den gunnel und eine Einrichtung zum Erhitzen der Luft auf die Temperatur der Verbrennungszone vorgesehen sind·

4. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wettertür (45, 46) neben jedem Ende des Tunnels (10) Luft quer in den Tunnel von dessen Oberteil blaßt.

5. Ofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Durchgänge zum Liefern von Luft an entsprechende Wettertüren (47, 48) durch die Verbrennungskammer (22) gehen, so daß Luft in ihnen beim Durchgang erhitzt wird.

6. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der Kammer im Querschnitt kreisrund ist und der Tunnel entlang der horizontalen Achse dieser Fläche verläuft.

· Ofen naoh einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tunnel auf von der Kammer zur Mitte der Verbrennungszone (25) verlaufenden Ständern (21) getragen wird, so daß ein offener ringförmiger Baum ganz um die horizontale Achse dee Tunnels herumgeht.

8. Öfen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasbrenner in die Verbrennungszone an in Längsrichtung verteilten Stellen abwechselnd über und unter dem Tunnel von dessen gegenüberliegenden Seiten eintreten.

9. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Grasbrenner (37) LuftUberschußbrenner sind. '

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10. Ofen nach, einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tunnel einen rechteckigen Querschnitt aufweist.

11. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungszone (25) durch Stirnwände in Längsrichtung in einzelne Abschnitte unterteilt ist, wobei die Stirnwände von der Oberfläche gegen den Tunnel, aber nicht zu ihm verlaufen, um die Längs- Gaslängsströmung zu unterdrücken.

12. Ofen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwände radiale Schlitze (43) enthalten, die deren differentiale Wärmeausdehnung erleichtern.

13. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (22) aus flachen Isolierblöcken (29, 30) besteht und gekrümmte Metallblechteile besitzt, die an den Ecken zwischen horizontalen und vertikalen Isolierblücken verlaufen, und einen runden Querschnitt der Verbrennungszone ergeben.

14. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungszone (25) durch Stirnwände in Längsrichtung in getrennte Abschnitte (11 bis 14) unterteilt ist, von denen jeder einen entsprechenden Ofen mit unabhängiger Temperaturregelung enthält.

15. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Verbrennungszone ein Durchgang verläuft, der sich in den Tunnel zum Einblasen von Luft öffnet, die in der Verbrennungskammer erhitzt wird.

16. Ofen nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Wettertüren (47, 48) an in Längsrichtung verteilten S&fel-

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len in den !Tunnel eintreten, von denen jede eine winkelig zur anderen verlaufende Düse besitzt, die die luft gegeneinander richten.

17. Verfahren mit einem Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Behandeln von Glaswaren mit dem Aufbringen der Ware in geradlinieger Anordnung auf einer fördereinrichtung und dem Bewegen der fördereinrichtung in horizontaler Sichtung mit den Gegenständen auf ihr durch einen Muffelofen mit offenen Enden, während mindestens ein Teil des Ofen erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Beheizung durch Richten heißer Gase tangential zur Außenseite des Ofens erfolgt und die Gase in Längsrichtung als Schraubenform rund um die Außenseite des Ofens strömen.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein Behandlungsdampf in das Innere des Ofens geblasen wird, wo er mit den Gegenständen in Berührung kommt, die sich auf der Fördereinrichtung durch ihn bewegen.

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