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rennstoffbeheizter Wärmebehandlungsofen für metallisches oder
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keramisches Gut Die Erfindung richtet sich auf einen brennstoffbeheizten
Wärmebehandlungsofen für metallisches oder keramisches Gut, bei welchem dem das
zu erwärmende Gut aufnehmenden, den Ofenunterteii bildenden Ofennutzraum oberseitig
mindestens ein 01-oder Gasbrenner sowie mindestens ein Fliehkraftlüfter mit Mitteln
für die Iieizgasumwälzung im Ofeninnenraum zugeordnet sind.
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Bekannte Industrieöfen dieser Gattung, die insbesondere der Glühbehandlung
von Metallblöcken sowie zum Anwärmen von Metallteilen oder -blöcken für eine anschließende
Knetbearbeitung dienen, naben durchweg den Nachteil eines für viele Zwecke zu aufwendigen
Aufbaus und einer in der Regel damit zusar.zlenhängenden unzureichenden Energieausnutzung.
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Die am Aufstellungsort meist einteilig zusaciniengesetzten oder bereits
einteilig angelieferten Ofeneinheiten haben den Nachteil, nur für bestimnite Anwendungszwecke
und Größenabmessungen des zu erwärmenden Gutes optimal ausgelegt zu sein, so daß
in der Regel mehrere Öfen der gleichen Gattung nebeneinander bereitgehalten werden
müssen. Die Heizgasumwälzung bewirkt zwar auch bei ihnen eine in der Regel günstigere
Verteilung des fleizgasstroms im Ofennutzraum, doch ist die heizgasführung für eine
rasche und zugleich gleichmäßige Erwärmung des Gutes, insbesondere bei Metallblöcken
größerer Abmessungen, unzureichend.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen rmebehandlungsofen
der eingangs beschriebenen Gattung unter Vermeidung der aufgezeigten Nachteile so
zu verbessern, daß er bei zugleich günstigererer ifeizgasführung im Ofennutzraum
einen zweckmäßigereren Aufbau aufweist, der seine Anschaffung und Unterhaltung verbilligt
bzw. vereinfacht und seine Einsatzmöglichkeiten bei überdies geringerem Anschaffungsaufwand
vergrößert.
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Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich der erfindungsgemäße
Wärmebehandlungsofen dadurch, daß der Brenner, der Fliehkraftlüfter mit seinen Antriebs-
und Lagerteilen und ein dem Lüfter zugeordneter Ansaugtrichter sowie eine drosselbare
Abgasleitung baulich zu einem kombinierten Heiz- und Heizgasumwälzaggregat zusammengefaßt
sind, das als selbständige Baueinheit einen auswechselbaren und mit dem Ofenunterteil
leicht lösbar verbundenen Oberteil des Ofens bildet. Das kombinierte Heiz- und Heizgasumwälzaggregat
bildet dabei bevorzugt ganz oder teilweise selbst die den Ofennutzraum nach oben
abschließende Ofendecke.
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Auf diese Weise ist es möglich, nicht nur den Aufbau der Wärmebehandlungsöfen
selbst zu vereinfachen, sondern auch ein und dasselbe Heiz- und Heizgasumwälzaggregat
für verschiedene Ofenarten einzusetzen sowie wechselweise für die Beheizung verschiedener
Öfen der gleichen Gattung heranzuziehen. Letzteres hat vor allem in den Fällen Vorteile,
wo es sich um einfache Kanmeröfen handelt, deren Nutzraum von oben her beschickt
wird und bei denen folglich die Möglichkeit besteht, jeweils einen von zwei gleichartigen
Ofen mittels des gleichen für beide Öfen gemeinsamen kombinierten Heiz- und Heizgasumwälzaggregates
zu beheizen, während der andere Ofen gleichzeitig entleert bzw.
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mit einer neuen Charge beschickt wird.
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Durch die bauliche Trennung des für mehrere Öfen gleichen Heiz- und
IIeizgasumwälzaggregates vom Ofenunterteil ist es ferner möglich, den komplizierteren,
baulich aufwendigeren und zugleich empfindlichen Teil des Ofens einfacher zu warten
und gegebenenfalls auszutauschen, während der robustere und in der Regel stationär
errichtete Ofenunterteil an Ort und Stelle bleibt und dort wegen seiner von Natur
aus größeren Wartungsfreiheit und entsprechend höheren Lebensdauer gegebenenfalls
mehrere Iieiz- und IIeizgasumwälzaggregate überdauert.
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Der erfindungsgemäße Wärmebehandlungsofen bietet vor allem Vorteile
für solche Länder, in denen die Material- und Lohnkosten verhältnismäßig niedrig
sind und in denen es sich folglich anbietet, den Ofenunterteil im Lande an Ort und
Stelle zu errichten, das baulich aufwendigerere und daher kompliziertere iteiz-
und lleizgasumwälzaggregat dagegen von einem darauf spezialisierten Ofenbauer fremdzubeziehen.
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Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf den einfachen Fall
eines von oben zu beschickenden Kammerofens beschränkt, sondern gleichermaßen auch
bei solchen Wärmebehandlungsöfen anwendbar, bei denen der Ofenunterteil mit seitlichen,
gegebenenfalls verschließbaren, Chargieröffnungen versehen oder sogar als Durchgangs
ofen für das kontinuierliche oder absatzweise Glühen bzw. Anwärmen ausgebildet ist.
Bei größeren Abmessungen, insbesondere Längenabmessungen, des Wärmebehandlungsofens
ist es auch ohne weiteres möglich, mehrere voneinander getrennte, aber untereinander
gleich ausgebildete Iieiz- und eizgasumwälzaggregate nebeneinander anzuordnen, die
mindestens einen Teil der Ofendecke bilden bzw. in entsprechende öffnungen der Ofendecke
einsetzbar und jeweils lösbar mit dem Ofenunterteil verbunden sind.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das mindestens
einen Teil der Ofendecke bildende und lösbar auf
den Ofenunterteil
aufsetzbare bzw. in entsprechende Öffnungen der Ofendecke einsetzbare Heiz- und
Heizgasumwälzaggregat kastenförmig ausgebildet und weist eine äußere Metallkonstruktion
auf, an die sich nach innen mindestens eine Wärmeisolationsschicht anschließt, wobei
die im übrigen geschlossene Untarseite des Kastens mindestens eine3 vorzugsweise
zentrale, Öffnung für. den Anschluß des Ofennutzraums an den Ansaugtrichter des
fliehkraftlüfters sowie an mindestens zwei sich gegen-Uberliegenden Innenseiten
angeordnete, im Querschnitt kleinere Öffnungen für die Zuleitung des umgewälzten
Heizgases zum Ofennutzraum aufweist.
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Dabei mündet der in einer Seitenwand des Beiz- und Heizgasumwälzaggregates
eingesetzte Brenner zweckmäßig nit seinem Flammrohr seitlich in den An.saugtrichter
des Fliehkraftlüfters Statt dessen kann der Brenner gegebenenfalls Jedoch auch so
angeordnet sein, daß er mit seinem Flammrohr von oben her in den Druckraum des Heiz-
und Heizgasumwälzaggregates mündet.
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Vorteilhaft ist der Fliehkraftlüfter nit seiner vertikalen Antriebswelle
hängend im Deckelteil des kastenförmigen Heiz- und Heizgasumwälzaggregates angeordnet,
wobei sein Antriebsmotor zum besseren Schutz gegenüber der Hitzeeinwirkung auf der
Außenseite des Deckels angeordnet ist und der dem Bliehkraftlüfter zugeordnete Ansaugtrichter
mit seiner Ansaugöffnung die unterseitige Abdeckung des Heiz- und Heizgasumwälzaggregates
bildet Auf der dem Brenner mit Bezug auf dem Fliehkraftlüfter abgekehrten Seite
des Heiz- und Heizgasumwälzaggregates ist dabei in dessen Seitenwand die mit einer
verstellbaren Drosselklappe versehene Abgas leitung vorgesehen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der iEr-findun.g ist der
den Ofennutzraum umschließende, obenseitig ganz oder
teilweise
offene bzw. durch das Heiz- und Heizgasumwälzaggregat abdeckbare Ofenunterteil ebenfalls
kastenförmig ausgebildet und aus einer äußeren Metallkonstruktion mit mindestens
einer sich an diese nach innen zu anschließenden Wärmeisolationsschicht zusammengesetzt,
wobei auf der Innenseite der Wärmeisolationsschicht an mindestens zwei sich gegenüberliegenden
Seiten, insbesondere Längsseiten, des Ofennutzraums vertikal ausgerichtete Heizgasführungskanäle
verteilt angeordnet sind, die mit ihren oberen Enden um ein geringes Maß oberhalb
der Trennebene zwischen Ofenunterteil und Decke münden bzw. bei aufgesetztem Heiz-
und Heizgasumwälzaggregat in die seitlichen Öffnungen an dessen Unterseite hineinragen
und mit ihren unteren Enden in einem die Unterseite des Ofennutzraums bildenden,
nach oben offenen Bodenkanal münden.
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Auf diese Weise wird sichergestellt, daß das von dem Fliehkraftlüfter
umgewälzte Heizgas über den im Oberteil befindlichen Druckraum unmittelbar in die
nach unten gerichteten Heizgasführungskanäle gelangt und im Bereich des Bodenkanals
unterhalb des zu erwärmenden Gutes austritt, bevor es, dieses gleichmäßig umstreichend,
wieder über den Ansaugtrichter vom Fliehkraftlüfter angesaugt wird. Auch größere
Metallblöcke werden auf diese Weise schneller und gleichmäßiger erhitzt, da sie
nicht nur allseitig von dem heizgas selbst bestrichen, sondern gleichzeitig von
der starken Wärmestrahlung beaufschlagt werden, die von den Heizgasführungskanälen
ausgeht.
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Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung sind die Heizgasführungskanäle
durch Rohre aus einem gut wärmeleitenden keramischen Material oder einer hitzebeständigen
Metallegierung gebildet, deren untere zum Ofeninnenraum hin abgeschrägte Enden längs
der Wärmeisolationsschicht auf Sockeln abgestützt sind, die aus vorgefertigten gebrannten
Steinen oder aus keramischer Stampfmasse bestehen. Außer hitzebeständigen Metallegierungen
haben sich als Werkstoff für die Heizgasführungsrohre vor allem
gut
wärmeleitende keramische Materialien als geeignet erwiesen, die aus hochwertigem
Schamotte, Korund oder Siliziumkarbid bestehen. Die Heizgasführungsrohre können
mit ihren unteren Enden lose auf den Sockeln abgestützt sein und mit ihren oberen
Enden ohne zusätzliche Dichtung in die seitlichen öffnungen an der Unterseite des
kastenförmigen Heiz- und Heizgasumwälzaggregates münden, so daß sie jederzeit leicht
und ohne nennenswerten Aufwand auswechselbar sind.
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Der Ofenunterteil ist sowohl im Grundriß als bevorzugt auch im Querschnitt
rechteckig ausgebildet, wobei sein innenseitig rostartig ausgebildeter, den oder
die Bodenkanäle aufnehmender Boden in Ofenlängsrichtung ausgerichtete Trag- oder
Gleitschienen für die Aufnahme des zu erwärmenden Gutes aufweist. Wie bereits erwähnt,
kann seine Decke, je nach der Größe, durch nur ein oder mehrere, sich in Ofenlängsrichtung
aneinander anschließende, getrennt auswechselbare Heiz- und Heizgasumwälzaggregate
gebildet sein.
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Bei einfachen Kammeröfen, die entweder mit einer stirnseitigen Chargiertür
versehen sind oder - nach dem Abheben des Heiz- und Heizgasumwälzaggregates - von
oben her chargiert werden, ist der Boden des Ofennutzraums zweckmäßig mit einfachen
Tragschienen zur Aufnahme des zu erwärmenden Gutes versehen.
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Bei der Ausbildung der Ofen als Durchgangs ofen sind im Bodenbereich
des Ofennutzraums in dessen Längsrichtung zweckmäßig drei im Abstand parallel zueinander
angeordnete Gleitschienen für die Aufnahme des Anwärm- oder Glühgutes vorgesehen,
die aus einem metallischen, mittels Luft oder Wasser kühlbaren Kern und aus einer
keramischen Umhüllung als äußerer Verschleißschicht bestehen, so daß das Anwärm-
bzw. Glühgut von der Chargieröffnung des Ofens her in an sich bekannter Weise mittels
Blockdrücker od. dgl. kontinuierlich oder absatzweise über die Gleitschienen hinweg
zur gegenüberliegenden Stirnöffnung des Ofens hin geschoben werden kann.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an verschiedenen Ausführungsbeispielen
erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch den Wärmebehandlungsofen, Fig.
2 einen Querschnftt durch eine zweite Ausführungsform des Wärmebehandlungsofens;
Fig. 3 einen abgesetzten Horizontalschnitt durch den Wärmebehandlungsofen nach der
Linie III - III der Fig. 1; Fig. 4 einen Längsschnitt durch den Wärmebehandlungsofen
gemäß Fig. 1 und 3 und Fig. 5 einen Horizontalschnitt durch den Wärmebehandlungsofen
der zweiten Ausführungsform nach der Linie V - V der Fig 2.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1, 3 und 4 es sich um einen Wärmebehandlungsofen
für das Weichglühen von Stahlblöcken.
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Der im Querschnitt kastenförmige Ofenunterteil ist mit 1 und das
dessen Decke bildende kombinierte Heiz- und Heizgasumwälzaggregat mit 2 bezeichnet.
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Wie insbesondere aus Fig. 1 und 4 hervorgeht, ist zwei vom Ofenunterteil
1 leicht abhebbare und insoweit eine selbständige Baueinheit bildende Heiz- und
Heizgasumwälzaggregat 2 nach Art eines Deckels ebenfalls kastenförmig ausgebildet.
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Es besteht aus einer äußeren Metallkonstruktion 3, die im RShmenform
aus Profileisen zusammengesetzt ist und an die sich nach innen mehrere Wärmeisolationsschichten
4, 5 anschließen, die in für diesen Zweck an sich bekannter Weise aus hochfeuerfesten
keramischen Steinen bzw. Platten bestehen, die im Bereich der Decke mittels Anker
6 aufgehängt sind.
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An der Decke 7 aufgehängt ist der Fliehkraftlüfter 8, dessen Antriebswelle
9 eine entsprechende Bohrung in der Decke vertikal durchsetzt, derart, daß der Lüfterantrieb
10 in Form eines Elektromotors außerhalb der Decke mittels der Aussteifungs- bzw.
Stegbleche 11 befestigt ist.
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An den Fliehkraftlüfter 8 schließt sich nach unten hin der aus hitzebeständigem
Stahlblech bestehende Ansaugtrichter 12 an, in den seitlich das Flammrohr 13 des
handelsüblichen Ül- oder Gasbrenners 14 mündet. An der Unterseite 12a ist der Ansaugtrichter
12 des Fliehkraftlüfters 8 zum Ofennutzraum 15 hin offen bzw. durchbrochen.
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Die Unterseite des Heiz- und Reizgasumwälzaggregates 2 ist mit Ausnahme
der Durchtrittsöffnungen auf derAnsaugseite 12a des Ansaugtrichters 12, wie bei
16 angedeutet, im wesentlichen geschlossen. Lediglich an den beiden sich gegenüberliegenden
Längsseiten ist der unterseitige Abschluß 16 durch im Querschnitt kleinere öffnungen
17 durchbrochen, um den Durchtritt der oberen Mündung der Reizgasführungskanäle
18 des Ofenunterteils 1 zu ermöglichen.
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Mit 19 ist eine Abgasleitung bezeichnet, die sich in der dem Brenner
14 gegenüberliegenden Seitenwand des Heiz-und Heizgasunwälzaggregates befindet und
die durch eine mittels Handhebel verstellbare Drosselklappe 20 derart drosselbar
ist, daß im Innenraum des Heiz- und Heizgasumwälzaggregates ein überdruck in einer
Größenordnung bis zu etwa 50 Torr aufrechterhalten bleibt.
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Der im Querschnitt ebenfalls rechteckige bzw. kastenförmig ausgebildete
Ofenunterteil 1 weist eine äußere Metallkonstruktion 21 aus rahmenartig zusammengesetzten
Profileisen 22 auf, an die sich nach innen eine Wärmeisolationsschicht 23 anschließt,
die aus keramischem Feuerfestmaterial besteht.
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An den sich gegenüberliegenden Längsseiten sind in den Bodenecken
durchgehende Sockel 24 aus vorgefertigten gebrannten Steinen oder aus keramischer
Stampfmasse vorgesehen, die im wesentlichen dreieckigen Querschnitt aufweisen, wobei
ihre geneigten Seiteneinander zugekehrt sind. Auf diesen Sockeln 24 stützen sich
die rohrförmigen Heizgasführungskanäle 18 mit ihren gegensinnig abgeschrägten unteren
Enden 18a lose ab, wobei ihre oberen Enden 18b in die öffnungen 17 der unteren Abdeckung
16 des Heiz- und EIeizgasumwälzaggregates 2 um ein geringes Maß hineinragen.
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Mit 23a sind rostartig gegenüber der Bodenfläche 15a des flutzraums
15 vorstehende Rippen bezeichnet, die in Ofenlängsrichtung im Abstand zueinander
vorgesehen sind und zwischen sich einen oder mehrere Bodenkanäle 25 einschließen,
die nach oben hin offen sind und in die an den Seiten von oben her die unteren Enden
der Heizgasführungsrohre 18 münden.
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Auf den rostartig nach oben vorspringenden Rippen 23a der keramischen
Bodenabkleidung 23 sind sich in Ofenlängsrichtung erstreckende T-förmige Tragprofile
26 vorgesehen, die zur Aufnahme bzw. Abstützung des in Fig. 1 gestrichelt veranschaulichten
Metallblockes 27 dienen.
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Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die bei auf den Ofenunterteil 1 aufgesetztem
Heiz- und Heizgasumwälzaggregat 2 aus dem Gas- oder ölbrenner 14 austretenden heißen
Verbrennungsgase über das Flammrohr 13 in den Ansaugtrichter 12 des Fliehkraftlüfters
8 gelangen. Bei abgesperrter oder gedrosselter Klappe 20 wird auf diese Weise im
Inneren des Heiz- und Heizgasumwälzaggregates ein geringer Überdruck bis zu etwa
50 Torr gebildet, so daß die Iieizgase über die öffnungen 17 bzw. die oberen Mündungen
18b in die Heizgasführungsrohre 18 gedrückt werden. Am unteren Ende 18a der EIeizgasführungsrohre
18 treten sie dann im Bereich des Bodenkanals 25 aus, so daß sie das
Glühgut
27 von unten her allseitig bestreichen, bevor sie über die öffnung 12a in den Ansaugtrichter
12 gelangen und durch den Fliehkraftlüfter 8 erneut umgewälzt werden. Die von den
Heizgasführungskanälen bzw. -rohren 18 ausgehende Strahlungswärme beaufschlagt das
Glühgut 27 intensiv zusätzlich.
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Obschon der Wärmebehandlungsofen gemäß Fig. 1 nur die Abmessungen
einer Zelle aufzuweisen braucht, hat er in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 3 und 4 insgesamt drei in Längsrichtung des Ofens aneinander anschließende
Zellen. Während der Ofenunterteil 1 auch entgegen der Darstellung in Fig. 4 einteilig
ausgebildet sein kann, sind die die obere Ofendecke bildenden fieiz- und Heizgasumwälzaggregate
2 in jedem Falle sowohl mit Bezug auf den Ofenunterteil als auch mit Bezug aufeinander
getrennte und selbständig auswechselbare Baueinheiten der Art, wie sie zuvor mit
Bezug auf Fig. 1 beschrieben sind.
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Mit 28 ist eine stirnseitige Chargieröffnung und mit 29 eine diese
wahlweise verschließende, vertikal verstellbare Chargiertür bezeichnet.
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Selbstverständlich ist es anstelle der Ausbildung gemäß Fig. 3 und
4 auch möglich, jede Zelle als selbständige Ofeneinheit zu verwenden, wenn die Ofeninnenräume
bzw. -nutzräume gegeneinander abgetrennt sind. In diesem Falle können die Chargieröffnungen
und zugehörigen Chargiertüren gegebenenfalls entfallen, so daß die Ofennutzräume
bei abgehobenem Heiz- und Heizgasumwälzaggregat 2 von oben her chargiert werden
können. Dabei ist es möglich, für alle drei Ofenkammern bzw. -zellen mit nur einem
oder höchstens zwei Heiz- und Heizgasumwälzaggregaten 2 auszukommen, da zu jeder
Zeit mindestens eine der drei Ofenkämmern von der Charge entleert bzw. neu chargiert
werden muß und während dieser Zeit nicht beheizt zu werden braucht.
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Im übrigen geht aus den Fig. 1 und 4 deutlich hervor, daß das als
selbständige Baueinheit ausgebildete kombinierte Heiz- und Heizgasumwälzaggregat
2 die aufgesetzte Decke des nach oben hin offenen, den Ofennutzraum 15 umschließenden
Ofenunterteils 1 bildet, so daß es jederzeit leicht abgehoben bzw. ausgetauscht
werden kann.
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Während des Betriebes kann das lleiz- und IIeizgasumwälzaggregat
2 mit dem Ofenunterteil 1 leicht lösbar, z.B. mittels Schrauben oder durch eine
Steckverbindung, verbunden sein.
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Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen
gemäß Fig. 1 nur dadurch, daß der öl- bzw. Gasbrenner 14 von oben her durch die
Decke 7 hindurch in den inneren Druckraum des kombinierten Heiz- und eizgasumwälzaggregates
2 mündet.
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Außerdem ist dieser Wärmebehandlungsofen, wie der Horizontaischnitt
gemäß Fig. 5 zeigt, als Durchgangsofen für das kontinuierliche oder absatzweise
Weichglühen von Metallblöcken 30 ausgebildet. Zu diesem Zweck ist der Ofen bei sonst
übereinstimmender Ausbildung an beiden Stirnseiten mit je einer öffnung 28 und 32
versehen und im Bodenbereich mit Gleitschienen 31 ausgerüstet. Diese Gleitschienen
31 bestehen aus einem metallischen, mittels Luft oder Wasser kühlbaren Kern und
einer keramischen Umhüllung als äußerer Verschleißschicht, wie es für ähnliche Zwecke
an sich bekannt und daher nicht näher veranschaulicht ist. über diese Gleitschienen
31 hinweg werden die einzelnen Metallblöcke 30 während des Anwärm- bzw. Glühbetriebes
mittels eines an sich bekannten und in der Zeichnung daher nicht veranschaulichten
Blockdrückers über die Chargieröffnung 28 in den Ofennutzraum geschoben und zur
gegenüberliegenden Austrittsöffnung 32 bewegt.
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Die Ausbildung des Wärmebehandlungsofens als Durchgangsofen oder
als Kammerofen für den stationären Betrieb ist
selbstverständlich
unabhängig davon, wie der Gas- oder t brenner 14 und dessen Flammrohr 13 an den
Innenraum des Heix-und Heizgasumwälzaggregates 2 angeschlossen ist, d.h. entweder
in der in Fig. 1 veranschaulichten Weise an den Ansaugtrichter 12 bzw. den Ansaugraumoder
in der in Fig. 2 veranschaulichten Weise an denDruckraum. Die Heizgasführung ist
ansonsten in beiden Fällen, bedingt durch die Antriebsdrehrichtung des Fliehkraftlüfters
8, gleich indem das Iieizgas durch den Lüfter über den Ansaugtrichter 12 vom Ofennutzraum
15 her von unten angesaugt und vom Druckraum aus durch die Heizgasführungskanäle
18 hinaurch nach unten, zu sonden hin, gedrückt wird.