DE2608228A1 - Tunnelofen mit kuehlung und bodeneffekteinrichtung - Google Patents
Tunnelofen mit kuehlung und bodeneffekteinrichtungInfo
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Description
Tunnelofen mit Kühlung und Bodeneffekteinrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Brennofen mit einer Bodeneffekteinrichtung
für keramische Platten oder andere zu brennende oder zu backende Gegenstände.
Gemäß dem Stand der Technik -wurden solche Platten in mit Rollen
ausgerüsteten Öfen gebrannt. Die Rollen, die aus einem festen Material bestehen, erhöhen einerseits den Ausschuß und stellen
andererseits bewegliche Teile dar, die bei hoher Temperatur arbeiten nüssen, was Probleme mit sich bringt. Die Brennzeit
in einem solchen Ofen ist lang, was die Brennkosten erhöht und was auch große Investitionskosten bei einer gegebenen Produktionskapazität
erfordert.
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ORIGINAL INSPECTED
Der Stand der Technik ist auch durch die französische Patentschrift
1 370 550 von SHELLEY illustriert, die einen Ofen mit durchbrochenem Boden beschreibt, in dem heißes Gas durch
diesen Boden nach oben strömt, um die zu brennenden Produkte bzw. diese tragende Paletten durch Bodeneffekt, das heißt,
mittels Luftkissen, abzustützen und in dem auch eine Umwälzung dieser heißen Gase stattfindet.
Durch die vorliegende Erfindung sollen die Investitionskosten und die Betriebskosten eines Ofens zum Brennen von keramischen
Platten oder zum Brennen oder Trocknen oder Erwärmen anderer Gegenstände oder Produkte einschließlich Lebensmitteln, wesentlich
gesenkt werden. Ferner soll durch die Erfindung ein Ofen mit sehr geringer thermischer Trägheit geschaffen werden, wodurch
die Notwendigkeit eines Dauerbetriebes und insbesondere auch eines Nachtbetriebes vermieden wird, ohne daß dadurch
Nachteile für die Lebensdauer des Ofens oder seinen Verbrauch in Kauf genommen werden müssen. Schließlich soll der neue Ofen
Einrichtungen zur Umwälzung heißer Gase bei hohen Temperaturen aufweisen.
Zur Lösung dieser Aufgabe besteht der Ofen gemäß der Erfindung aus einer Innenwand, die einen länglichen Raum in Form eines
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Tunnels begrenzt, der über seine gesamte Länge durch einen durchbrochenen oder porösen Boden unterteilt ist, der mit
dem genannten Raum einen unteren Kasten und einen oberen Tunnel zum Brennen oder Produkte unterteilt und der ein Mittel aufweist,
um den unteren Kasten mit heißen, unter Druck stehenden Gasen zu speisen, um über dem Boden einen aufsteigenden Strom
zu bilden, der die Produkte über dem Boden durch Bodeneffekt trägt und ist gekennzeichnet durch eine äußere Wand, die
den Raum oder Tunnel umgibt und die mit dem unteren Kasten durch eine aerodynamische Verbindung derart verbunden ist, z.B. durch
eine Öffnung und eventuell eine Leitung, daß ein Kühlfluid, z.B. Luft, das bzw. die in dem Raum zwischen der Innenwand und der
Außenwand zirkuliert, mit zur Speisung mit den Bodeneffekt erzeugenden heißen Gasen beiträgt.
Auf diese Art ist ein Ofen gemäß der Erfindung ein Tunnelofen, der durch Luftzirkulation in einer Doppelwand gekühlt ist,
was eine Konstruktion aus Metall sowohl für den Tunnel als auch für die Doppelwand ermöglicht, wodurch die Vorteile geringer
Herstellungskosten und einer geringen thermischen Trägheit gewonnen werden. Andererseits erfordert die erzwungene Strömung
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der Kühlluft eine gewisse Antriebsenergie. Gemäß einem zweiten Merkmal der Erfindung dient diese Antriebsenergie zur Erzeugung
des Druckes, der unter den zu brennenden Produkten den Bodeneffekt hervorruft.
Im allgemeinen ändern sich die Temperaturen längs des Ofentunnels,
wobei die Temperaturen zur Ofenmitte hin am größten sind. Die heißen unter Druck stehenden Gase, die die Produkte
durch Bodeneffekt etwas anheben und dabei gleichzeitig erwärmen, dürfen im allgemeinen nicht nach außen gelangen.
Um ihre Wärme zu nutzen, kann man sie in dem oberen Brenntunnel ansaugen und dadurch umwälzen, daß sie mittels einer Umwälzvorrichtung
in den unteren Kasten gefördert werden. Gemäß einem dritten Merkmal der Erfindung werden diese Gase in der genannten
Umwälzvorrichtung mit Kühlluft gemischt, die zuvor in der Doppelwand ausgetauscht wurde.
Vorteilhafterweise und hauptsächlich dann, wenn die Gase eine sehr hohe Temperatur aufweisen, ist die Umwälzvorrichtung ein
Organ ohne bewegliche Teile in Form einer Saugstrahlpumpe oder eines Injektors, wobei die Umwälzenergie der Kühlluft entnommen
wird, die deshalb von einem Gebläse unter starken Druck gesetzt wird. Das Gebläse ist entweder stromaufwärts oder stromabwärts
der Doppelwand angeordnet. Tatsächlich hat die Luft
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sogar stromaufwärts dieser Doppelwand nur eine verhältnismäßig niedrige Temperatur, z.B. eine Temperatur von 120 0C,
während die Gase eine Temperatur von z.B. 1.200 0C haben.
Wenn die so vorgesehene Umwälzung in einer sehr heißen Zone stattfinden muß, kann in den Umwälzkreislauf ein Benner
eingebaut sein.
Er kann mit dem genannten Injektor kombiniert sein, wie dies z.B. in der französischen Patentschrift 2 157 066 (Inhaber:
BERTIN & Cie) beschrieben ist.
Im übrigen besteht der erfindungsgemäße Ofen vorteilhafterweise aus aufeinanderfolgenden Abschnitten, die den Tunnel
in seiner Längsrichtung unterteilen (eine solche Anordnung ist im Prinzip an sich bekannt), wobei jeder Abschnitt
so angepaßt ist, daß er die gewünschte Temperatur erzeugen kann.
Bei einer solchen Ausführungsform aus im allgemeinen demontierbaren
Abschnitten, die eine bequeme Unterhaltung und ein schnelles Auswechseln ermöglichen, kann die Umwälzung
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gemäß der einen oder anderen weiter oben angegebenen Methode von Abschnitt zu Abschnitt unabhängig vorgesehen werden, wobei
in jeder heißen Zone ein Brenner von geeigneter thermischer Leistung vorhanden ist.
Gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal erfolgt die Umwälzung
ohne wesentliche Komplizierung der Demontage von einer heißen Zone zu einer weniger heißen Zone, die im allgemeinen in der Nähe
liegt oder auch unmittelbar anschließt. In der Tat ist jede Umwälzung mit einer Abkühlung verbunden, die einmal durch die
Umgebung erfolgt waä. zum anderen durch die Mischung mit Kühlluft
aus der Doppelwand bedingt ist. Man erhält auf diese Weise sehr einfach die erwünschte Verschiebung der Temperaturen
zwischen den verschiedenen Zonen, wobei nur die heißeren Zonen einen Brenner benötigen. Es sind deshalb weniger, jedoch
leistungsfähigere Brenner vorhanden, was den Betrieb der Brenner erleichtert und ihren Gesamtpreis reduziert.
Als nicht einschränkendes Beispiel sei angegeben, daß in einem
Brennofen für Platten folgende Zonen vorhanden sein können:
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- eine Zone mit einer mittleren Temperatur von 100 0C,
die durch einen Modulabschnitt gebildet ist;
- eine Zone mit einer mittleren Temperatur von 400 0C,
die durch einen Modulabschnitt gebildet ist;
- eine Zone mit einer mittleren Temperatur von 700 0C,
die durch einen Modulabschnitt gebildet ist;
- eine Zone mit einer mittleren Temperatur von 1.000 0C,
die durch einen Modulabschnitt gebildet ist;
- eine Zone mit einer mittleren Temperatur von 1.200 0C,
die durch zwei Modulabschnitte gebildet ist;
- eine Zone mit einer mittleren Temperatur von 700 0C,
die durch vier Modulabschnitte gebildet ist;
- eine Zone mit einer mittleren Temperatur von 400 0C,
die durch zwei Modulabschnitte gebildet ist;
- eine Zone mit einer mittleren Temperatur von 100 0C,
die durch drei Modulabschnitte gebildet ist.
Die thermische Energie wird dem unter Druck stehenden Fluid durch mindestens einen Brenner, vorzugsweise einen Gasbrenner,
zugeführt oder durch irgendeinen Apparat, der eine entsprechende Menge an Wärmeenergie erzeugt.
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Als nicht einschränkendes Beispiel sei angegeben, daß jeder Durchbruch des Bodens einen Druckverlust hat, der viermal größer
ist als der Stützdruck für Platten, so daß jede Platte unabhängig gestützt werden könnte ohne bevorzugte Bahn des Stützfluides.
Auf diese Weise kann bei der Inbetriebsetzung, bei der Außerbetriebsetzung und bei Betriebsstörungen ein Teil der Platten
zurückgezogen werden.
Es sei besonders hervorgehoben, daß die Doppelwandkonstruktion der Kühlwand sich auch auf die Konstruktion des Bodens erstrecken
kann, d.h. man kann auch den Boden aus metallischem Material herstellen.
Die von der Presse oder der Trockenkammer kommenden Platten werden dem Eingang des Ofens über eine Fluidbahn oder über eine
Rollenbahn zugeführt und durch eine Schubleiste oder durch die genannte Bahn in den Ofen eingeführt. Der Eintrittstisch
kann mit trockener Reibung arbeiten oder eine Fluidbahn aufweisen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, durch die die
Betriebssicherheit verbessert wird, werden die Platten über den Boden geschoben, der in Bewegungsrichtung der Platten ansteigt.
Auf diese Weise schi&en die Platten einander, obwohl sie durch einen sehr dünnen Ausströmungsspalt für Gas voneinander
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getrennt sind, und bleiben gut ausgerichtet und geordnet. Die
Platten können anschließend auf einer Fluidbahn zu einer Lagerungsstelle oder einer automatischen Verpackungseinrichtung
gelenkt werden, was vorzugsweise durch eine Beschleunigung erleichtert wird, die durch eine Umkehrung der Neigung des
Bodens in der Nähe der Austrittsstelle für die Produkte erreicht wird.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung einen senkrechten Schnitt durch einen Ofenabschnitt,
Fig. 2 eine variierte Ausführungsform,
Fig. 5 in schematischer perspektivischer Darstellung,
die teilweise aufgeschnitten ist, Abschnitte einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Ofens, in dem die Tunnelgase der heißen Zonen zum unteren Kasten einer kälteren Zone
geführt werden und
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Fig. 4 in ebenfalls schematischer perspektivischer
Darstellung einen doppelwandigen Boden .
Fig. 1 zeigt einen Modulabschnitt eines erfindungsgemäßen
Ofens. Der Ofen insgesamt wird durch Nebeneinander anordnung
solcher aufeinanderfolgender Abschnitte gebildet, die vorzugsweise aus Metall bestehen, um die thermische Trägheit des Ofens
gering zu halten. Ein durchbrochener oder poröser Boden, der von Stützen 2 getragen ist, teilt den Bodenabschnitt in einen
unteren Kasten 3 und in einen Tunnelabschnitt 4, wobei sich die Aufeinanderfolge von Kästen 3 und der Tunnel über die
gesamte Länge des Ofens erstrecken. Eine Innenwand 5 begrenzt den Raum, in dem sich der Tunnel und die Aufeinanderfolge
von Kästen befindet. Eine Außenwand 5 a umgibt den genannten Raum und hat eine aerodynamische Verbindung 17 mit den unteren
Kästen. Ein Ofenabschnitt enthält nur jeweils ein Stück der Wände 5 und 5a. Der Abstand zwischen den Wänden 5 und 5a
wird durch Abstandshalter, wie z.B. die Abstandshalter 27 (Fig. 2), aufrechterhalten.
Die Strömung gemäß den Pfeilen, wie z.B. den Pfeilen 5b, bildet den Zwangsumlauf des Kühlfluides, beispielsweise von
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Kühlluft. Es kommt von einem Gebläse 7, das die pneumatische Energie liefert. Das KUhIfluid dient zur Kühlung der Wände
5 und 5a des Ofens und zur Kühlung des Bodens 1, der hier
doppelwandig ist und einen quer verlaufenden inneren Kühlstrom führt, also z.B. so ausgebildet ist, wie es in Fig. 4
in größerem Maßstab dargestellt ist. Diese pneumatische Energie wird weiter stromabwärts auch dazu benutzt, die
aufsteigende Strömung 12a durch die Öffnungen 22 des genannten Bodens 1 (Fig. 4) zu erzeugen, der durch Bodeneffektwirkung
die zu brennenden Produkte 6 anhebt. Bei der gezeigten Ausführungsform bewirkt die Strömung auch noch den Betrieb des
Brenners 8.
Das Gebläse 7 ist hier stromaufwärts der doppelten Wand 5, 5a angeordnet, jedoch könnte er ebenso gut stromabwärts dieser
Doppelwand angeordnet sein, z.B. kurz stromaufwärts des Brenners 8.
Der Brenner ist vorteilhafterweise eine Vorrichtung ohne bewegliche Teile nach Art eines Injektors, wie dies in der
Beschreibungseinleitung angegeben wurde, hauptsächlich in den heißesten Abschnitten des Ofens. Im vorliegenden Fall z.B.
mischt ein Zutrittskanal 9 Brennga-s mit induzierender Kühl-
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luft. Die Kühlluft wird von dem Gebläse 7 durch die Düse 10 getrieben, die am Ende der aerodynamischen Verbindung
17 angeordnet ist. Diese entzündete Mischung induziert, d.h. treibt diejenigen Gase an, die die Produkte 6 unter gleichzeitiger
Erwärmung durch Bodeneffekt angehoben haben. Diese Gase werden im Tunnelabschnitt 4 durch den Umwälzkanal 12
gesammelt, wie dies durch den Pfeil 12a angedeutet ist. Der genannte^ Antrieb findet in der Verkleidung 11 des
Brenners 8 statt und erwärmt die so unter den Boden 1 wieder eingeführten Gase von neuem. Der Gasüberschuß, der
der Förderleistung des Gebläses 7 entspricht, wird durch den unteren Kasten 3 und durch den Tunnelabschnitt 4
zur Außenseite des Ofens hin geleitet. Er kann auch teilweise durch das Rohr 12b abgeführt werden, das z.B. mit
einem nicht dargestellten Kamin verbunden ist.
In Fig. 2 wurden für analoge Elemente die gleichen Bezugszahlen verwendet wie in Fig. 1. Die hier dargestellte Ausführungsform
hat ein Gebläse 7, das durch zwei Böden 1a, 1b an jeder der einander gegenüberliegenden Seiten des zu bearbeitenden
Gegenstandes 6 einen Bodeneffekt erzeugt, wobei
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das Gebläse 7 über Kanäle 7a, 7b an die Böden 1a, 1b
angeschlossen ist und das Gas entsprechend den Seilen, wie z.B. den Pfeilen 13a und 13b, zirkuliert.
Der Ofen gemäß dieser Variante ist für relativ niedrige Temperaturen bestimmt, wie z.B. Temperaturen von 700 0C,
was es gestattet, die Anordnung aus dem Gebläse 7, den Kanälen 7a, 7b und den Böden 1a, 1b im Inneren des Tunnels
anzuordnen, der durch die Innenwand 5 gebildet wird, wobei Befestigungswinkel 30a, 30b und 31 zur Abstützung dieser
Anordnung dienen.
Hier wird die Zirkulation der Kühlluft, die unten an der doppelten Wand 5, 5a entsprechend dem Pfeil 5b eingeführt
wird, durch Ansaugen durch die Öffnungen 9a bewirkt. Die Saugwirkung entsteht durch den Brennstoff, der durch
die Leitung 9 mit hohem Druck eingeführt wird, wobei die Mischung und anschließend die Verbrennung in der venturiförmigen
Düse 10 des Brenners 8 stattfinden. Die Verbrennungsgase werden dann vom Gebläse 7 angefügt und umgewälzt
.
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Fig. 3 zeigt einen Ofen, bei dem die Umwälzung gemäß dem Pfeil
12a ausgehend von heißeren Ofenabschnitten zu weniger heißen Ofenabschnitten hin stattfindet. Die Produkte, wie z.B. die
Produkte 6, werden ausgehend von einem quer verlaufenden Förderer 14 durch eine Schubleiste 15, auf die Betätigungszylinder 16 einwirken, in den Ofen eingeführt.
Von dem Ofen ist ein erster Eintrittsabschnitt 25 dargestellt,
von dem zur Erleichterung des Verständnisses der Tunnelabschnitt 25a weggeschnitten ist, wobei seine Grenzen durch
strichpunktierte Linien angedeutet sind. Ein zweiter Ofenabschnitt 26 erhält aus seinem unteren Kasten 26b und durch den
schrägen Kanal 12 heißes Gas, das aus dem oberen Tunnelabschnitt 27a des dritten Abschnittes 27 kommt. Der Ofen besteht
aus weiteren Ofenabschnitten, von denen ein einziger Abschnitt 28 teilweise dargestellt ist. Die verschiedenen Ofenabschnitte
sind durch Fundamentbalken 29, 29a aufeinander ausgerichtet.
Bei dieser Ausführungsform sind Injektoren oder Saugstrahlpumpen 19 an der höchsten Stelle der heißen Abschnitte des
Ofens angeordnet und erhalten die heißen Gase des oberen Tunnelabschnittes 4, der jedem dieser Ofenabschnitte entspricht,
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direkt, nachdem diese Gase die Gegenstände 6 unter Ausübung eines Bodeneffektes umströmt haben. Die Gase werden
in den Injektoren 19 durch ihre Mischung mit der Kühlluft wieder unter Druck gesetzt, wobei die Kühlluft aus dem
Raum zwischen den Wänden 5, 5a kommt und durch eine Leitung 17 zugeführt wird, die an dem Mischer 18 des Injektors
19 endet. Diese Kühlluft wird ihrerseits durch das Gebläse 7 unter Druck gesetzt und in die Doppelwand 5» 5a
eines heißen Abschnittes eingeführt. Die Verbindung mit anderen Abschnitten erfolgt über Öffnungen, wie z.B. die
Öffnungen 14a, die einander gegenüberliegend in den Querwänden
14' angeordnet sind, die die Doppelwandzonen der verschiedenen für sich demontierbaren Abschnitte begrenzen.
Die Brenner, wie z.B. der Brenner 8, sind an den unteren Kästen der heißesten Ofenabschnitte angeordnet. Sie werden
durch Leitungen, wie z.B. die Leitung 9 mit Brennstoff und durch eine hier nicht dargestellte Verbindung über die
Doppelwände 5, 5a mit unter Druck stehender Luft versorgt. Die Luft wird durch das Gebläse 7, wie oben dargestellt,
unter Druck gesetzt.
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Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines so angeordneten Brenners 8, jedoch kommt bei der vorliegenden Variante gemäß Fig. 3 die
Verbrennungsenergie hauptsächlich aus dem Druck in der Doppelwand, der durch das Gebläse 7 erzeugt wird.
Fig. 4 zeigt einen Boden 1. Der Boden, ist durch Wände 21, 21a
und. von Wänden zylindrischer Durchbruchsöffnungen, wie z.B.
den Öffnungen 22, begrenzt. Der so begrenzte Raum kann, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, mit dem durch die Doppelwand 5» 5a
begrenzten Raum verbunden sein und entsprechend dem Pfeil 5b und von dem gleichen Kühlfluid durchströmt sein. Man kann
so bei verschiedenen Anwendungsfällen diesen Boden aus Metall herstellen, vorzugsweise aus einem hochschmelzenden Metall.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sollen nur Beispiele
darstellen; sie könnten durch Anwendung technisch äquivalenter Mittel abgewandelt werden.
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Claims (10)
- Patentansprüche:' 1. Tunnelofen, der durch eine aus Innenwand und Außenwand bestehende Doppelwand begrenzt ist und der über seine gesamte Länge mittels eines durchlässigen Bodens in eine Aufeinanderfolge aus unteren Kästen und einen oberen Tunnel unterteilt ist, in dem die zu bearbeitenden Produkte durch Bodeneffekt von einem oberhalb des Bodens aufsteigenden Strom getragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die im oberen Tunnel (4) sich befindlichen Gase mit dem Kühlfluid mischbar sind, das in der Doppelwand (5, 5a) des Ofens strömt, um den die zu bearbeitenden Produkte (6) tragenden Bodeneffekt zu erzeugen.
- 2. Tunnelofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer Aufeinanderfolge von Modulabschnitten (25, 26, 27, 28) besteht, wobei jeder Abschnitt einen unteren Kasten (3) und einen Abschnitt (4) des oberen Tunnels aufweist.
- 3. Tunnelofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung aus Kühlfluid eine erzwungene Strömung ist und daß dieses Fluid durch ein bekanntes Mittel (7) angetrieben ist.609 839/0 309
- 4. Tunnelofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kästen (3) mit hoher Temperatur ein Injektorbrenner (8) angeordnet ist, dessen induzierendes Fluid eine Mischung aus einem Brennstoff und Kühlfluid aus der Doppelwand (5, 5a) ist.
- 5. Tunnelofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Brenner (8) induzierte Fluid zum größten Teil das Fluid aus dem oberen Tunnel (4) enthält.
- 6. . Tunnelofen, der durch eine aus Innenwand und Außenwand bestehende Doppelwand begrenzt ist und der über seine gesamte Länge mittels zweier durchlässiger Böden unterteilt ist, zwischen denen die zu bearbeitenden Produkte durch Ströme gehalten werden, die die Böden durchdringen und einen Bodeneffekt erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlfluid das induzierte Fluid eines Injektorbrenners (8) bildet, dessen induzierendes Fluid ein Brennstoff ist.
- 7. Tunnelofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein bekanntes Mittel den Ofengasen die Antriebsenergie mitteilt, die- 19 -6 0 9 8 3 9/0die Strömung durch die Böden (la, 1b) und den Bodeneffekt erzeugt.
- 8. Tunnelofen nach einem der Ansprüche 1 und 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (1; 1a, 1b) durch zwei Wände (21, 21a), die im wesentlichen parallel zur Längsrichtung des Ofens verlaufen und durch weitere Wände von Durchlässen (22), die den Boden (1; 1a, 1b) durchdringen, begrenzt ist.
- 9. Tunnelofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum, der durch die Wände (21, 21a) des Bodens (1) begrenzt ist, mit dem durch die Doppelwand (5, 5a) begrenzten Raum kommuniziert.
- 10. Tunnelofen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,daß das in der Doppelwand (5, 5a) strömende Kühlfluid auch im Boden (1) strömt.609839/0309
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