DE2419093B2 - Durchlaufofen zum brand von keramischen erzeugnissen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Durchlaufofen zum Brand keramischer Erzeugnisse, beispielsweise gestapeltes Flachgeschirr.

Der Brand von keramischen Erzeugnissen wird vorwiegend in bekannten Tunnelöfen ausgeführt. Diese Aggregate besitzen bei der Durchdringung der keramischen Fertigungstechnologic mit Fließstrahlen einige Nachteile, unter anderem

- maschinelles Besetzen und Entleeren ist nur unter schwierigen Bedingungen möglich;

- eine Eingliederung des Brennaggregates in Fließstraßen ist unzweckmäßig;

- die Leistung in Verbindung mit der Ofendurch laufzeit ist dadurch begrenzt, daß m-t kurzer Ofenzeit (z.B. < 12h) ein erheblicher Anteil an Bruch entsteht;

- das Brennaggregat erfordert Brennhilfsmittel in Form von Regalen, die die Kosten stark belasten.

Weiterhin sind die Wärmebedarfswerte und die Bruchverluste bedingt durch das Besetzen in Etagen, den Transport der Wagen und den Brand selbst in einigen Fällen erheblich hoch. Beispielsweise liegen die durchschnittlichen Werte beim Glühbrand von Geschirrpcrzellan in Tunnelofen für den spezifischen Wärmeverbrauch zur Zeit bei 1200 bis 1500 kcal/kg Ware und für den Glühbruch zur Zeit bei etwa 12%.

In weiteren bekannten Brennaggregaten nach den Veröffentlichungen z. B. in den Zeitschriften: Ceramics, London 23 (1972) 283,S. 18 und 19. »FORERUNNER of the Future« oder in Trans und Jour. Brit, ceram. Soc, Stoke-on-Trent 70 (1971) 7, S. 237 bis 251, »Der B. Ceram. R. A. Quickfire Kiln« bzw. in Keram. Zeitschrift Heft 7, 1972, S. 382 bis 386, »Schmelz- und Scharffeuerdekore« sowie Glüh- und Glattbrand von Porzellan im Schnellbrand« wird das keramische Erzeugnis einschichtig, zur Erreichung einer akzepta blen Ofenleistung notwendigerweise mit sehr kurzen Ofenzeiten (z.B. 15 bis 90min) gebrannt. Bei diesen Durchlaufofen 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, Herdwagen usw.) steht, oder der Ofen eine bestimmte Mindestlänge im Verhältnis zur Brenngutgröße unterschreitet. Deshalb werden auch Brennaggregate errichtet, siehe die Veröffentlichung in der Zeitschrift »Sprechsaal für Keramik. Glas, Email, Silikate«, 11 bis 19, 66. 99. Jahrgang, S. 421 bis 425, »Die Entwicklung der KERA-Schnellbrandtechnik für Wandfliesen und andere keramische Produkte« bei denen die Zuführung der Wärme zur Unterseite des Brenngutes dadurch ermöglicht wird, daß das 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 diesen geringen Ofendurchlaufzeiten meist eine Restfeuchte von weni ger als 1% erforderlich. Dadurch entsteht ein hoher trocknungstechnischer Aufwand.

Bei einem weiteren bekannten Brennaggregat, dem sogenannten Luftkissenofen nach einer Veröffentli chung der Zeitschrift Am. Ceram. Soc. Bull Heft 5, 1965, S. 454,455 und 458, »Air Cushion Kiln - A New concept in Ceramic Firing« wird das Brenngut durch Heißgasumwälzung im Ofen in der Schwebe gehalten. Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß sich aus aerodynamischen Gründen nur wenige geometrisch günstige Artikel eignen oder Gutträger, die sehr kostspielig sind, eingesetzt werden müssen. Außerdem bestehen technische und ökonomische Probleme hinsichtlich der Heißgasförderung.

Der Zweck der Erfindung besteht darin, mit Hilfe

einer geeigneten Ofenkonstruktion die angeführten Mangel zu überwinden und die Voraussetzungen für einen hohen Automatisierungsgrad des Brandes von keramischen Erzeugnissen zu schaffen.

Die Aufgabe der Erfindung umfaßt: Erreichung von lcürzestmöglichen Ofendurchlaufzeiten für keramische Erzeugnisse, wie z. B. gestapeltes Flachgeschirr, bei Vermeidung von Spannungen, Deformationen und Eisenflecken sowie Absicherung eines Bruchverlustes von kleiner als 1 bis 3% (artikelbedingt), wobei die Ofenzeifen im Bereich von 3 bis 10 Stunden (artikelspezifisch) liegen und die Wärmebedarfswerte verringert werden sollen.

Gewährleistung maschinellen Besetzens und Entleerens 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 Stillstandszeiten (z. B. über Wochenenden) ohne Qualitätsverlust, d. h., die erforderliche Temperatur-Zeitkurve muß kurzfristig reproduzierbarsein.

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 vollautomatischem Transportsystem errichtet werden kann, der die Einhaltung von theoretisch ermittelten Temperatur-Zeitkur /en für keramische Erzeugnisse ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Lösung des entwickelten Ofens beinhaltet nachstehend aufgeführte Merkmale.

An der Ofeneinfahrt befinden sich ein oder mehrere dicht aufeinanderfolgende und über die gesamte Deckenbreite gehende Sperrluftschleier. An gleicher Stelle ist an uen Seitenwänden jeweils in Gutträgerhöhe 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 Abstellfläche 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 einem Sammelkanal enden.

Mit diesem Sammelkanal sind sowohl 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 Schlittenplateauhöhe abgesaugt und mittels Umwälzgebläse über Rohrleitungen und Schlitzdüsen dem Brennkanal wieder zugeführt. Die Schlitzdüsen befinden sich ar, den Brennkanalseitenwänden und sind so hoch angeordnet, daß das Brenngut von den austretenden Treibstrahlen -~ nicht erfaßt und erst nach Umlenkung an der gegenüberliegenden Kanalseitc durchströmt wird.

Der Brennkanal ist im Umwälzbereich der Vorwärmzone an den Seitenwänden nischcnförmig ausgebildet, damit der Treibstrahl nach Erreichung der gegenüber- <,s liegenden Seitenwand gleichzeitig eine Führung erhält. Schlitzdüsen und Abzugsöffntingen sind je Nische übereinander, jedoch gegenüberliegend verset/i 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 Vorwärrr.zone 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 KühUuftgebläse abziehen zu können. Nach den Heißgasdeckenschlitzen befinden sich Deckenbrenner, deren Brennräume als Mischkammern 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 surgt.

Der dritte Teil der Kühlzone ist so ausgebildet, daß am Ende dieser Zone Schiebeluft über Deckenschlitze quer zur Ofenlängsachse von einem Schiebeluftgebläse eintritt. Diese Schiebeluft wirkt nur kurzzeitig, steht im direkten Wärmeaustausch mit dem Brenngut und verläßt über quer angeordnete Schlitzöffnungen vor Erreichung des Deckenbrennerbereichs den Ofen. Schiebeluft und Heißluft werden abgezogen durch das KühUuftgebläse, welches druckseitig sowohl Verbrennungsluft für die Deckenbrenner als aucn Mischluft für die Mischkammer liefert; der Überschuß kann an andere Verbraucher abgegeben werden. Die Temperatur der abgesaugten Heiß- und Schiebeluft ist über Stellglieder in Kaltluftstutzen einstellbar. Das Abdichten de,- Kühlzone am Ofenende geschieht gleichermaßen wie am Ofenanfang, nur daß dafür Kaltluft Verwendung findet und die Zuführung vom Schiebeluftgebläse mit übernommen wird.

Die Anordnung des Brenngutes erfolgt so, daß es einschichtig oder zu Stapeln zweckmäßiger Höhe übereinander gesetzt wird und diese Stapel — im Gegensatz zum Tunnelofen, wo diese in Regalen jeweils mehrfach übereinander gesetzt werden — einetagig in der kürzest möglichen Ofenzeit gebrannt werden. Die Brenngutstapel können dabei je nach Beschaffenheit direkt auf den Brenngutträgern (Schlitten, Wagen o. ä.) oder auf sogenannte Ansteller, so daß ein Zwischenraum zwischen Brenngutträgern und Brenngutstapeln entsteht, abgesetzt werden. Zur Verbesserung des Wärmeüberganges sowie /ur Erreichung einer ebenen Standfläche der Brenngutstapel können diese auch auf Kreisringscheiben abgesetzt werden, wobei sich die Kreisringscheiben direkt auf den Bronngutträgern befinden oder mittels Ansteller ein Abstand zum Brenngutträger erreicht wird. Der Transport der Brennguiträger erfolgt mit einem vollautomatischen System von Einrichtungen.

Die technisch-ökonomischen Vorteile der Erfindung liegen in tier Erreichung der theoretisch kür/estmöglichen Ofen/.eit für keramische Erzeugnisse, bei wesentlicher Absenkung dos Bruches und Vei meldung von

Spannungen, Deformationen und anderen Qualitätsmangeln, wie Eisenfleckcn sowie einer wesentlichen Verringerung des Energiebedarfes. Die kürzestmögliche Ofenzeil wird aus den physikalischen, chemischen und mineralogischen Eigenschaften der keramischen Masse und der geometrischen Form der keramischen Erzeugnisse nach bekannten Berechnungsmethoden ermittelt und im Labormaßstab getestet, wobei der erfindungsgemäß vorgeschlagene Ofen in der Lage ist, diese theoretisch ermittelte Temperaturzeitkurve zu realisieren, was gemäß dem bekannten Stand der Technik nicht gegeben ist. Diese theoretisch ermittelten und labortechnisch getesteten Temperaturzeitkurven stellen wesentlich höhere Anforderungen an das System der Ein- und Vorrichtungen des Ofens, als es 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 keramischen Erzeugnissen in Fertigungslinien geschaffen, wodurch die Produktionssteuerung optimiert werden kann.

Die Erfindung gestattet durch die Möglichkeit kurzfristiger Wiederinbetriebnahme des Brennaggregates ohne Qualitätsverluste den Aufbau automatischer Fließstraßen in der keramischen Fertigungstechnologie — ein Haupterfordernis des wissenschaftlich-technischen Fortschrittes.

Mit Hilfe des nachstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels für einen Durchlaufofen konnte die Lösung der Aufgabe der Erfindung nachgewiesen werden (z. B. Tellerstoß 10 bis 12 Teller übereinander, Tellerdurchmesser 240 mm, Glühbruch 0,5 bis 3%, Ofenzeit 6 h, Wärmeverbrauch kleiner 700 kcal/kg Ware).
In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 den Längsschnitteines Durchlaufofens.
F i g. 2 den Schnitt A-A nach F i g. 1,
F i g. 3 den Schnitt B-B nach F i g. 1.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird das auf den Gutträgern 2 befindliche Brenngut 3 in der Durchschubrichtung 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 bestimmten Abstand angeordnete Sperrluftschleier 8 in der Decke sowie ein Sperrluftschleier 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 sina 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 Umwälzgebläse 17 &, geführt werden. Die Temperatur der heißen Abgase 16 im Umwäizgebiäse 17 kann durch Zuführung von Kaltluft 10 und die Schieberstellung in den Kanälen 19 beeinflußt werden.

Das Umwälzgebläse 17 drückt die heißen Abgase 16 durch Schlitzdüsen 18 in den über dem Brenngut 3 befindlichen Teil des Brennkanals 13 ein.

Zur Erzeugung der Querströmung 20 nach F i g. 2

40

45 sind die Abzugsöffnungen 15 und Schlitzdüscn 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 Brcnnkanals 13 Hochgeschwindigkeitsbrenner 23 angeordnet. Zur Erzeugung der Querzirkulalion 24 nach F i g. 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 Seitensteine 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 28 dienen. Die Schlitzöffnungen 27 sind mit dem Luftkanal 29 verbunden, welcher zum Kühlluftgebläse 30 führt. Im Teil 7.2 der Kühlzone wird oberhalb des Brennkanals 13 Deckenbrenner 31 vorgesehen, welche die Verbrennungsluft vom Kühlluftgebläse 30 zugeführt bekommen und in Brenn- und Mischkammern 32 oberhalb des Brennkanals 13 einmünden. Zur Erreichung einer entsprechenden Temperatur der in den Brenn- und Mischkammern 32 befindlichen Gase sind gesonderte Mischluftzuführungen 33 vorhanden. Das Heißluft-Abgasgemisch in der Brenn- und Mischkammer 32 triti durch Deckenschlitze 34 in den Brennkanal 13 ein. Irr Teil 7.3 der Kühlzone befinden sich wiederum Schlitzöffnungen 27, welche zur nahezu vollständiger Abführung der am Ofenende 35 eingeblasenen Schiebe luft 36 als Heißluft 28 dienen und diese in den Luftkana 29 zum Kühlluftgebläse 30 führen.

Die eventuell über den Verbrauch der Deckenbren ner 31 und Mischlufizuführungen 33 hinausgehend« Menge der Heißluft 28 kann anderen Verbrauchern 3: abgegeben werden. Im Teil 7.3 der Kühlzone befinde: sich die Schiebelufteinblasung38 oberhalb des Brennka nals 13 sowie Sperrluftschleier8 in analoger Ausführuni wie in der Vorwärmzone, welche vom Schiebeluftgeblä se 39 versorgt werden.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1	= Durchlaufofen
2	= Gutträger
3	= Brenngut
4	= Durchschubnchtung
5	= Vorwärmzone
5.1	= erster Teil der Vorwärmzone
5.2	= zweiter Teil der Vorwärmzone
6	= Brennzone
7	= Kühlzone
7.1	= erster Teil der Kühlzone
7.2	= zweiter Teil der Kühlzone
7.3	= dritter Teil der Kühlzone
8	= Sperrluftschleier
9	= Sperrluftgebläse
IQ	= KalUuft
U	= Abgase
12	= Abgasleitung
13	= Brennkanal
14	= Abgasöffnung
15	= Abzugsöffnung
16	= heiße Abgase

17 = Umwälzgebläse

18 = Schlitzdüsen

19 = Kanäle

20 = Querströmung

21 = Seitenplatten

22 = Nischen

23 = Hochgeschwindigkeitsbrenner

24 = Querzirkulation

25 = Seitensteine

26 = Wandnischen

27 = Schlitzöffnungen

28 = Heißluft

29 = Luftkanal

30 = Kühlluftgebläse

31 = Deckenbrenner

32 = Brenn- und Mischkammer

33 = Mischluftzuführung

34 = Deckenschlitze

35 = Ofenende

36 = Schiebeluft

37 =■· Abgang an andere Verbraucher

38 = Schiebelufteinblasung

39 = Schiebeluftgebläse

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   1- Durchlaufofen zum Brand von keramischen Erzeugnissen, beispielsweise gestapeltes Flachgeschirr, mit geringen Wärmebedarfs- und Bruchwerten in annähernd der kürzestmöglichen Ofenzeit, wobei auf Gutträger gestapeltes Brenngut nacheinander eine Vorwärm-, Brenn- und Kühlzone durchläuft, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Teil der Vorwärmzone (5.1) an der Decke ein oder mehrere dicht aufeinanderfolgende Sperrluftschleier (8) sowie an den Seitenwänden öffnungen in Gutträgerhöhe für Sperrluftschleier (8), im zweiten Teil der Vorwärmzone (5.2) Abgasöffnungen (14) sowie Abzugsöffnu.igen (15) und Schlitzdüsen (18) für die Querströmung (20), in der Brennzone (6) und im ersten Teil der Kühlzone (7.1) Hochgeschwindigkeitsbrenner (23) oberhalb des Brenngutes, im zweiten Teil der Kühlzone (7.2) mehrfach hintereinander Schlitzöffnungen (27) an der Decke, Deckenbrenner (31) mit Brenn- und Mischkammer (32) sowie Deckenschlitze (34) und im dritten Teil der Kühlzone (7.3) mehrfach hintereinander Schlitzöffnungen (27) an der Decke, eine Schiebelufteinblasung (38) an der Decke und ein oder mehrere dicht aufeinander folgende über die gesamte Deckenbreite gehende Sperrluftschleier (8) und an den Seitenwänden öffnungen in Gutträgerhöhe für Sperrluftschieier (8) angeordnet sind, wobei die Anordnung des zu Stapeln übereinander gesetzten Brenngutes (3) einetagig erfolgt.
2. 2. Durchlaufofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrluftschleier (8) an der Decke der Vorwärmzone (5.1) und der Kühlzone (7.3) senkrecht oder schräg nach dem Ofeninneren gerichtet angeordnet sind.
3. 3. Durchlaufofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände des Umwälzbereiches der Vorwärmzone (5.2) mit senkrechten Nischen (22) ausgebildet sind und in diesen Nischen (22) Abzugsöffnungen (15) und Schlitzdüsen (18) übereinanderliegend, jedoch gegenüberliegend versetzt angeordnet sind.
4. 4. Durchlaufofen nach einem der Ansprüche 1 bis

   3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände der Brennzone (6) und Kühlzone (7.1) mit senkrechten Wandnischen (26) ausgebildet und die Austrittsöffnungen der Hochgeschwindigkeitsbrenner (23) an jeder zweiten Wandnische (26) gegenüberliegend versetzt angeordnet sind.
5. 5. Durchlaufofen nach einem der Ansprüche 1 bis

   4, dadurch gekennzeichnet, daß das Brenngut auf Untersetzern in Form von Kreisringscheiben mit oder ohne Ansteller angeordnet wird, wobei sich diese Untersetzer auf den Gutträgern (2) befinden.