-
Durchlaufofen zum Brand keramischer Erzeugnisse Die Erfindung betrifft
einen Durchlaufofen zum Brand keramischer Erzeugnisse, beispielsweise gestapeltes
Flachgeschirr.
-
Der Brand von keramischen Erzeugnissen wird vorwiegend in bekannnten
Tunnelöfen ausgeführt. Diese Aggregate besitzen bei der Durchdringung der keramischen
Fertigungstechnologie mit Fließstraßen einige Nachteile, unter anderem - maschinelles
Besetzen und Entleeren ist nur unter schwieringen Bedingungen möglich; - eine Eingliederung
des Brennaggregates in Fließstraßen ist unzweckmäßig; - die Leistung in Verbindung
mit der Ofendurchlaufzeit ist dadurch begrenzt, daß mit kurzer Ofenzeit (z. B.<
12 h) ein erbeblicher Anteil an Brurch entsteht; - das Brennaggregat erfordert Brennhilfsmittel
in From von Regalen, die die Kosten stark belasten.
-
Wieterhin sind die Wärmebedarfswerte und die Bruchverluste bedingh
durch das Besetzen in Etagen, den Transport der Wagen und den Brand selbst in einigen
Füllen erheblich hoch.
-
Beispielsweise liegen die durchschnittlichen Werte beim Glühbrand
von Geschirrporzellen in Tunnelöfen für den spezifischen Wärmeverbrauch bei 1200
bis 1500 koal/kg Ware und für den Glühbruch bei etwa 12 %.
-
In weiteren bekannten Brennaggregaten wird das keramische Erzeugnis
einschichtig, zur Erreich#ung einer akzeptablen Ofenleistung notwendigerweise mit
sehr kurzen Ofenzeiten (z. B. 15 bis 90 Min.) gebrannt. Bei diesen Durchlauföfen
ist es jedoch erforderlich, daß das Brenngut allseitig gleichmäßig aufgeheizt bzw.
gekühlt wird, da sonst
Spannungen bzw. Deformationen auftreten.
Diese gleichmäßige Behandlung ist dann nicht gegeben, wenn das Brenngut auf einer
nicht beheizten Unterlage (Platte, Schlitten, H@rdwagen usw.) steht, oder der Ofen
eine bestimmte Mindestlänge im Verhältnis zur Brenngugröße unterschreitet. Deshalb
werden auch Brennaggregate errichtet, bei denen die Zuführung der wärme zur Unterseite
des Brenngutes dadurch ermöglicht wird, daß des Gut auf profilierten oder durchbrochenen
Stahlbändern oder -trägern durch den Ofen transportiert wird. Bei vielen Erzeugnissen
führt der Einsatz dieser feuerfesten Stähle zur Qualitätsminderung durch Spuren
von Zunderteilchen und somit zu hohen Verlusten. Außerdem wird bei dienen geringen
Ofendurchlaufzeiten meist eine Restfeuchte von weniger als 1 % erforderlich. Dadurch
entsteht ein hoher trocknungstechnischer Aufwand.
-
Bei einem weiteren bekannten Brennaggregat, dem sogenannten Luftkissenofen,
wird das Brenngut durch Heißgasu#wälzung in Ofen in der Schwebe gehalten. Der Nachteil
dieser Anordnung besteht darin, daß sich aus aerodynamischen Gründen nur wenige
geometrisch günstige Artikel eignen oder Gutsträger, die sehr kostspielig sind,
eingesetzt werden müssen. Außerdem bestehen technische und ökonomische Probleme
hinsichtlich der @eißgasförderung.
-
Der Zweck der Erfindung besteht darin, mit Hilfe einer geeigsten Ofenkonstruktion
die angeführten #ängel zu überwinden und die Voraussetzen für einen hohen Automatisierungsgrad
des Brandes von keramischen Erzeugnissen zu schoffen.
-
Die Aufgabe der Erfindung umfaßt: Erzeichung von kürzestmöglichen
Ofendruchlaufzeiten für kennische Erzeugnisse, wie z. B. gestapeltes Flachgeschirr,
bei Vermeidung von Spannungen, Deformationen und Eisenflecken sowie Absicherung
eines Bruchberlustes von
kleiner als 1 bis 3 % (artikelbedingt),
wobei die Ofenseiten im Bereich von 3 bis 10 Stunden (artikelspezifisch) liegen
und die Wärmebedarfswerte verringert werden sollen.
-
Gewährleistung maschinellen Besetzens und entleerung der Brenngutträger;
Vermeidung von regalaufbauten als Stapeleinrichtung; Schaffung von Voraussetzungen
zur Eingliederung des Brandes von keramischen Erzeugnissen in Fließstraßen; Schaffung
von Voraussetzungen zur kurzfristigen Wiederinbetriebnahme des Brennaggregates nach
Stilstandszeiten (z. B. über Wochenden) ohne Qualitätsverlust, d. h. die erforderliche
Temperatur-Zeitkurve muß kurzfristig reproduzierbar sein.
-
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß neue und
bekannte Ein- oder Vorrichtungen an Industrieöfen sinnvoll angepaßt und neuartig
zu einem System zusammengefügt werden, so daß ein Durchlaufofen mit vollautomatischen
Transportsystem errichtet werden kann, der die Einhaltung von theoritisch ermittelten
Temperatur-Zeitkurven für keramische Erzeugnisse ermöglciht.
-
Die erfindungsgemäße Lösung des entwickelten Ofens beinhaltet nachstehend
aufgeführte Merkmale.
-
An der Ofeneinfahrt befinden sich ein oder mehrere dicht aufeinanderfolgende
und püber die gesamte Deckenbreite gebende Sperrludftschleier. An gleicher Stelle
ist an den Seitenwänden jeweils in Schlittenplateauhöhe zusätzlich eine Öffnung
für Luftschleier angeordnet. Decken- sowie Seitenschlitze werden mit heißluft gespeist,
so daß neben dem Dichteffekt der Sperrluftschleier gleichzeitig das Brenngut und
deren Abstellflächen aufgewärmt werden.Dabei ist die Austrittsgeschwindigkeit der
Heißluft auf die Standsicherheit des Brenngutes abgestimmt. Über die gesamte Länge
der Vorwärmzone erstrecken sich Abzugsöffnungen zur Abführung der Ofengase, die
in einen Sammelkanal enden.
-
Mit diesem Sammelkanal sind obwohl ein Abgasgebläse oder Schornstein
als auch ein Gebläse für Sperrluft und ein Gebläse für Umwälzluft verbunden. Durch
Einbau von Stellgliedern können die einzelnen Teilströme variiert werden.
-
Weitere Schlitzdüsen in der Vorwärmzone sind an den Seitenwänden des
Brennkanals für die Querumwälzung angebracht.
-
Für die Umwälzung werden die Ofengase in Schlitenplateauhöhe abgesaugt
und mittels Umwälzgebläse über Rohrleitungen und Schlitzdüsen dem Brennkanal wieder
zugeführt. Die Schlitzdüsen befinden sich an den Brennkanalseitenwänden und sind
so hoch angeordnet, daß das Brenngut von den austretenden Treibstrahlen nicht erfacht
und erst nach Umlenkung an der gegenüberliegenden Kanalseite durchströmt wird. Der
Brennkanal ist im Umwälzbereich der Vorwärmzone an den Seitenwänden nischenförmig
ausgebildet, damit der Treibstrahl nach Erreichung der gegenüberliegenden Seitenwand
gleichzeitig eine Fürhung erhält. Schlitzdüsen und Abzugsöffnungen sind je @ische
übereinander, jedoch gegenüberliegend versetzt angebracht.
-
Zur Temperaturregelung der Umwälzluft ist saugseitig ein Kaltluftstutzen
installiert.
-
Hochgeschwindigkeitsbrenner im oberen Teil der Ofenseitenwände des
Brennkanals der Brennzone sorgen für die Querumwälzung der Ofengase. Sie sind zueinander
versetzt, jeweils in Nischen oder Ofenseitenwände mit Austrittsöffnungen über dem
Brenngut angeordnet. Die Seitenwände der Nischen dienen wie im Umwälzbereich der
Vorwärmzone zur Führung und Umlenkung der Verbrennungsgase. Der erste Teil der Kühlzone
ist genauso wie die Brennzone gestaltet, jedoch finden hier die Brenner zur Temperaturabsenkung
Verwendung. Im zweiten Teil der Kühlzone sind zunächst an der Decke über die gesamte
Breite des Brennkanals mehrfach hintereinander Schlitze vorgesehen, um heiße Gase,
deren Mengen über Stellglieder regelbar sind, mit einem Kühlluftgebläse abziehen
zu können. Nach dem Heißgasdeckenschlitzen
befinden sich Deckenbrenner,
deren Brennräume als Misch kammern ausgebildet sind. Die Deckenbrenner übernehmen
die Einhaltung des Kühltemperaturverlaufes und nach Betriebsunterbrechungen gleichzeitig
die schnelle Aufheizung der Kühlzone, wobei das Verbrennungsgas-Luftgemisch über
Deckenschlitze austritt und für eine intensive Umwälzung im Brennkanal dieses Bereiches
und damit für einen guten Temperaturausgleich im Brenngut sorgt. Der dritte Teil
der kühlzone ist so ausgebildet, daß am Ende dieser Zone Schiebeluft über Deckenschlitze
quer sur Ofenlängsachse von einem Schiebeluftgebläse eintritt. Diese Schiebeluft
wirkt nur kurzzeitig, steht im direkten Wärmeaustausch mit dem Brenn gut und verläßt
über quer angeordnete Schlitzöffnungen vor Erreichung des Deckenbrennerbereiches
den Ofen. Schiebeluft und Heißluft werden abgezogen durch das Kühlluftgebläse, welches
druckseitig sowohl Verbrennungsluft für die Deckenbrenner als auch Mischluft für
die Mischkammer liefert; der ueberschuß kann an andere Verbraucher abgegeben werden.
-
Die Temperatur der abgesaugten Heiß- und Schiebeluft ist über Stellglieder
in Kaltluftstutzen einstellbar. Das Abdichten der Kühlzone am Ofenende geschieht
gleichermaßen wie am Ofenanfang, nur daß dafür Kaltluft Verwendung findet und die
Zuführung vom Schiebeluftgeblase mit übernommen wird.
-
Die Anordnung des Brenngutes erfolgt so, daß es einschichtig oder
zu Stapeln zweckmäßiger öhe übereinander gesetzt wird und diese Stapel - im Gegensatz
zum Tunnelofen, wo diese in Regalen jeweils mehrfach übereinander gesetzt werden
-einetagig in der kürzestmögliohen Ofenzeit gebrannt werden.
-
Die Brenngutstapel können dabei je nach Beschaffenheit direkt auf
den Brenngutträgern (Schlitten, Vlagen o. ä.) oder auf sogenannte Ans teller, so
daß ein Zwischenraum zwischen Brenn gutträgern und Brenngutstapeln entsteht, abgesetzt
werden.
-
Zur Verbesserung des Wärmeüberganges sowie zur Erreichung einer ebenen
StandfLäche der Brenngutstapel können diese
auch auf Kreisringsheiben
abgesetzt werden, wobei sich die Kreisringsoheiben direkt auf den Brenngutträgern
befinden oder mittels Ansteller ein Abstand zum Brenngut träger erreicht wird.
-
Der Transport der Brennguttrager erfolgt mit einem vollautomatischen
System von Einrichtungen.
-
Die technisch-ökonomischen Vorteile der Erfindung liegen in der Erreichung
der theoretisch kürzestmöglichen Ofenzeit für keramische Erzeugnisse, bei wesentlicher
Absenkung des Bruches und Vermeidung von Spannungen, Deformationen und anderen Qualitätsmängeln,
wie Eisenflecken sowie einer wesentlichen Verringerung des Energiebedarfes. Die
kürzestmögliche Ofenzeit wird aus den physikalischen, chemischen und mineralogischen
Eigenschaften der keramischen Masse und der geometischen Form der keramischen Erzeugnisse
nach bekannten Berechnungsmethoden ermittelt und im Labormaßstab getestet, wobei
der erfindungsgemäß vorgeschlagene Ofen in der Lage ist, diese theoretisch ermittelte
Temperatur-Zeitkurve &U realisieren, was gemäß dem bekannten Stand der Technik
nicht gegeben ist. Diese theoretisch ermittelten und labortechnisch getesteten Temperatur-Zeitkurven
stellen wesentlich höhere Anforderungen an das System der Ein- und Vorrichtungen
des Ofens, als bei herkömmlichen Brennaggregaten der Fall war. Durch die Möglichkeit
des maschinellen Beladens und Entleerens, die bei einetagigem Besatz gegeben sind,
lassen sich Bedienungskosten einsparen. Des weiteren wurde durch die erfindungsgemäße
Lösung die Voraussetzung zur Eingliederung des Brandes von keramisohen Erzeugnissen
in Fertigungslinien geschaffen, wodurch die Produktionssteuerung optimiert werden
kann. Die Erfindung gestattet durch die Möglichkeit kurzfristiger iederinbetriebnahmen
des Brennaggregates ohne Qualitatsverluste den Aufbau automatischer Fließstraßen
in der keramischen Fertigungstechnologie - ein Eaupterfordernis des wissenschaftlich-technischen
Fortschritts.
-
Mit Hilfe des nachstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles
für einen Durchlaufofen konnte die Lösung der Aufgabe der Erfindung nachgewiesen
werden (z. B.
-
Tellerstoß 10 - 12 Teller übereinander. Tellerdurchmesser 240 mm,
Glühbruch 0,5 - 3 %, Ofenzeit 6 h, Wärmeverbrauch < 700 koal/kg Ware).
-
In der dazugehörigen Zeichnung zeigen: Fig. 1 den Längs schnitt eines
Durchlaufofens Fig. 2 den Schnitt A-A nach Fig. 1 Fig. 3 den Schnitt B-B nach Fig.
1 Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird das auf den Gutsträgern 2 befindliche Brenngut
3 in der Durchsohubrichtung 4 durch den Durchlaufofen 1 transportiert, wobei es
nacheinander die Vorwärm- 5, Brenn~ 6 und Kühlzone 7 passiert. In der Vorwärmzone
5.1 befinden sich nacheinander mehrere in einem betimmten Abstand angeordnete Sperrluftschleier
8 in der Decke sowie ein Spcrrluftscbleier 8 in jeder Seitenwand, durch welche über
das Sperrluftgebläse 9 ein Teil der Abgase 11 aus der Abgasleitung 12 in den Brennkanal
13 gedrückt werden. Im zweiten Teil der Vorwärmzone 5.2 sind Abgasöffnungen 14 im
unteren Teil des Brennkanals 13 eingebaut, durch welche die Abgase 11 in die Abgasleitung
12 durch einen nicht dargestellten Zugerzeuger abgesaugt werden.
-
Im weiteren Teil der Vorwärmzone 5.2 sind im unteren Teil des Brennkanals
13 Abzugsöffnungen 15 angeordnet, durch welche heiße Abgase 16 entweder in die Abgasleitung
12 oder zum Umwälzgiläse 17 geführt werden. Die Temperatur der heißen Abgase 16
im Umwälzgebläse 17 kann durch Zuführung von Kaltluft 10 und die Schieberstellung
in den Kanälen 19 beeinflußt werden. Das Umwälzgebläse 17 drückt die heißen Abgabe
16 durch Schlitzdüsen 18 in den über dem Brenngut 3 befindlichen Teil des Brennkanals
13 ein.
-
Zur Erzeugung der Querströmung 20 nach Fig. 2 sind die Abzugsöffnungen
15 und Schlitzdüsen 18 übereinander, jedoch gegenüberliegend versetzt angeordnet,
wobei jede Querströmung 20 von der jeweils nachfolgenden durch Seitenplatten 21
in den Nischen 22 des Brennkanals 13 teilweise getrennt wird.
-
In der Brennzone 6 sind im oberen Teil des Brennkanals 13 Hochgeschwindigkeitsbrenner
23 angeordnet. Zur Erzeugung der Querzirkulation 24 nach Fig. 3 befinden sich die
Hochgeschwindigkeitsbrenner 23 in dem über dem Brenngut 3 befindlichen Teil des
Brennkanals 13 gegenüberliegend versetzt, wobei Jede Querzirkulation 24 von der
jeweils nachfolgenden durch Seisensteire 25 in den Wandnischen 26 des Brennkanals
13 teilweise getrennt wird. Am Beginn der Kühlzone 7.1 sind in analoger Ausführung
wie in der Brennzone 6 Hochgeschwindigkeitsbrenner 23 eingebaut. Im Teil 7.2 der
Kühlzone befinden sich in der Abdeckung des Brennkanals 13 Schlitzöffnungen 27,
welche zur Abführung der Heißluft 26 dienen. Die Schlitz~ öffnungen 27 sind mit
dem Luftkanal 29 verbunden, weloher zum Kühlluftgebläse 30 führt. Im Teil 7.2 der
Kühlzone sind oberhalb des Brennkanals 13 Deckenbrenner 31 vorgesehen, welche die
Verbrennungsluft vom KühlluStgebläse 30 zugeführt bekommen und in Brenn und Mischkammern
32 oberhalb des Brennkanals 13 einmünden. Zur Erreichnung einer entsprechenden Temperatur
der in den Brenn und Mischkammern 32 befindlichen Gase sind gesonderte Mischluftzuführungen
33 vom Kühlluftge bläse 30 in der Brenn- und Mischkammer 32 vorhanden. Das Heißluft-Abgasgemisch
in der Brenn- und Mischkammer 32 tritt durch Deokenschlitze 34 in den Brennkanal
13 ein. Im Teil 7.3 der Kühlzone befinden sich wiederum Schlitzöffnungen 27, welche
zur nahezu vollständigen Abführung der am Ofenende 35 eingeblasenen Schiebeluft
36 als Heiß luft 28 dienen und diese in den Luftkanal 29 zum Rühlluftgebläse 30
führen.
-
Die evtl. über den Verbrauch der Deckenbrenner 31 und Wisch luft zuführungen
33 hinaus gehende Menge der Heißluft 28 kann
anderen Verbrauchern
37 abgegeben werden. Im Teil 7.3 der Kühlzone befinden sich die Schiebelufteinblasung
38 oberhalb des Brennkanals 13 sowie Sperrluftschleier 8 in analoger Ausführung
wie in der Vorwärmzone, welche vom Sohiebeluftgebläse 39 versorgt werden.