DE29606706U1 - High speed burner for ceramic furnace - Google Patents
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Description
Hochgeschwindigkeitsbrenner für Keramikofen.High speed burner for ceramic kiln.
Die Erfindung bezieht sich auf Hochgeschwindigkeitsbrenner für die Erhitzung von Öfen geeignet zur Herstellung von keramischen Erzeugnissen mit:The invention relates to high-velocity burners for heating furnaces suitable for the production of ceramic products with:
-- einem Brennergehäuse mit einer Verbrennungskammer,
welche an der Stirnseite mit einer Austrittöffnung für das in Form einer Flamme aus dem Brennergehäuse Austreten von
brennendem Gas versehen ist,
- ersten Leitungsmitteln, welche eine erste Leitung zur Beschickung der Verbrennungskammer mit brennbarem Gas über eine
Beschickungsöffnung in die Verbrennungskammer, sowie-- a burner housing with a combustion chamber which is provided at the front with an outlet opening for the burning gas to escape from the burner housing in the form of a flame,
- first line means comprising a first line for feeding the combustion chamber with combustible gas via a feed opening into the combustion chamber, and
- zweiten Leitungsmitteln, welche eine zweite Leitung zur B. \ Belüftung der Verbrennungskammer mit Druckluft über von der / lk. genannten Beschickungsöffnung beabstandete * Beschickungsöffnungen umfassen.- second conduit means comprising a second conduit for ventilating the combustion chamber with compressed air via charging openings spaced apart from the charging opening mentioned above.
In der Praxis werden allgemein zwei unterschiedliche Arten von Öfen zum Brennen von keramischen Erzeugnissen verwendet, und zwar periodisch gefeuerte und dauergefeuerte Öfen. Bei dauergefeuerten Öfen werden die zu brennenden Erzeugnisse durch den Ofen hindurchgefördert, wobei der höchste Erhitzungsgrad sich in der Ofenmitte befindet. Die heißen Rauchgase strömen über die noch zu brennenden Erzeugnisse und die Rauchgase erhitzen dabei die genannten Erzeugnisse. Hierdurch erhalten die Erzeugnisse in Abhängigkeit von ihrem Abstand zur Ofenmitte eine höhere Temperatur. Die heißen Rauchgase, die in die heißeste Zone hineingeblasen werden, übertragen so ihre Wärme, bevor sie abgeleitet werden. Abgesehen von kleinen Temperaturechwankungen erhält der Ofen eine ständig gleiche 0 Temperatur.In practice, two different types of kilns are generally used for firing ceramic products: periodically fired and continuously fired. In continuously fired kilns, the products to be fired are conveyed through the kiln, with the highest level of heating being in the middle of the kiln. The hot flue gases flow over the products still to be fired and the flue gases heat these products. This gives the products a higher temperature depending on their distance from the middle of the kiln. The hot flue gases, which are blown into the hottest zone, transfer their heat before being discharged. Apart from small temperature fluctuations, the kiln maintains a constant 0 temperature.
Im allgemeinen werden solche Öfen mittelsIn general, such ovens are operated by
Hochgeschwindigkeitsbrennern geheizt, welche eine tief in die Ofenbeschickung dringende Flammenzunge erzeugen. Dadurch, daß die Ofenbeschickung durch den Ofen hindurchgefördert wird, erhalten alle Gegenstände dieselbe Wärmebehandlung. Im Hinblik auf die großen Abmessungen der dauergefeuren Öfen und die geringe Flexibilität der Heizungskurve werden periodisch gefeuerte Öfen zum Brennen von keramischen Erzeugnissen auchHigh-speed burners, which produce a tongue of flame that penetrates deep into the furnace charge. Because the furnace charge is conveyed through the furnace, all objects receive the same heat treatment. In view of the large dimensions of the continuously fired furnaces and the low flexibility of the heating curve, periodically fired furnaces for firing ceramic products are also
vielmals verwendet, obwohl diese die Erzeugnisse weniger effizient erhitzen. Eine weitere Beschränkung von dauergefeuerten Öfen ist, daß nur wenige Möglichkeiten vorhanden sind zur Änderung der Zusammensetzung der Ofenatmosphäre. Es handelt sich hierbei namentlich um die Möglichkeit, in einer reduzierenden Atmosphäre brennen zu können, also bei Sauerstoffmangel oder bei einem Übermaß an Kohlenstoffmonoxid.are often used, although they heat the products less efficiently. Another limitation of continuously fired furnaces is that there are few options for changing the composition of the furnace atmosphere. This is particularly the possibility of burning in a reducing atmosphere, i.e. with a lack of oxygen or with an excess of carbon monoxide.
Hierdurch kann die Farbe von keramischen Erzeugnisses beeinflußt werden (Metalloxide).This can affect the colour of ceramic products (metal oxides).
Bei den periodisch geheizten Öfen werden die zu erhitzenden Gegenstände in dem Ofen abgestellt und dieser danach abgeschlossen. Danach wird gemäß einer bestimmten Temperaturkurve und womöglich mit einer bestimmten Ofenatmospäre der Ofen erhitzt und nach Beendigung des Brennverfahrens abgekühlt. Die Erhitzung kann mittels elektrischer Glühkörper oder mittels Gaserhitzer stattfinden. Wenn Gaserhitzer eingesetzt werden, sollen diese:In periodically heated furnaces, the objects to be heated are placed in the furnace and then the furnace is closed. The furnace is then heated according to a specific temperature curve and, if possible, with a specific furnace atmosphere and cooled after the firing process has ended. Heating can take place using electric incandescent elements or gas heaters. If gas heaters are used, they should:
a) die Temperatur aller im Ofen anwesenden Gegenstände gemäß einer bestimmten Kurve erhöhen und anschließend wieder absenken,a) increase the temperature of all objects present in the oven according to a specific curve and then lower it again,
b) die Temperaturunterschiede im Ofen akzeptierbar niedrig halten.b) keep the temperature differences in the oven acceptably low.
Die herkömmlichen Brenner für periodisch geheizte Öfen werden in die Wand des Ofens montiert. Über erste Leitungsmittel wird Gas in die Verbrennungskammer des Brenners geblasen und dort zusammen mit der über die zweiten Leitungsmittel zugeführte Luft zur Entzündung gebracht. Das aus der Austrittsöffnung des Brennergehäuses austretende Gas formt eine Flamme mit einer Länge von ungefähr 1/2 bis 2 Metern. Die Wärme wird nicht nur durch Strahlung, sondern auch durch Konvektion von den heißen Rauchgasen auf die zu brennenden Erzeugnisse übertragen. Die Zirkulation der Rauchgase durch den Ofen ist aber mangelhaft, weil die lange Flamme in ihrer unmittelbaren Umgebung eher örtliche Wirbelungen verursacht als eine kräftige Rauchgaszirkulation.Conventional burners for periodically heated furnaces are mounted in the wall of the furnace. Gas is blown into the combustion chamber of the burner via the first ducts and ignited there together with the air supplied via the second ducts. The gas emerging from the outlet opening of the burner housing forms a flame with a length of approximately 1/2 to 2 meters. The heat is transferred from the hot flue gases to the products to be burned not only by radiation but also by convection. The circulation of the flue gases through the furnace is inadequate, however, because the long flame causes local turbulence in its immediate vicinity rather than a strong flue gas circulation.
Außer Entgasung und Verdampfung von Wasser wird durch den zulässigen Temperaturunterschied im Erzeugnis sowie zwischenIn addition to degassing and evaporation of water, the permissible temperature difference in the product and between
den einzelnen Erzeugnissen meistens die Geschwindigkeit bestimmt, mit der erhitzt und gekühlt werden kann. Damit die Temperaturunterschiede in und zwischen den Erzeugnissen innerhalb akzeptierbarer Grenzen bleiben, wird eine hohe Zirkulationsgeschwindigkeit der heißen Rauchgase im Ofen angestrebt. Damit ausreichend Zirkulation realisiert wird, wird in vielen Fällen ein großes Volumen zugeführt, und zwar ein viel größeres Volumen als im Wesen für die gewünschte Temperaturerhöhung der Gegenstände und des Ofens selbst notwendig ist. Sind der Ofen und der Ofeninhalt gut gleichmäßig erhitzt, so werden die heißen Rauchgase quer oder schräg aus den Ofen mit einer zu der des Ofens gleichen Temperatur austreten. Das Zurückgewinnen von Energie aus diesen Rauchgasen, insbesondere wenn diese eine Temperatur von 800 0C übersteigen, ist nicht einfach.the individual products usually determine the rate at which heating and cooling can take place. In order to keep the temperature differences in and between the products within acceptable limits, a high circulation rate of the hot flue gases in the furnace is desired. In order to achieve sufficient circulation, a large volume is often supplied, much larger than is actually necessary for the desired temperature increase of the objects and the furnace itself. If the furnace and its contents are heated well and evenly, the hot flue gases will exit the furnace transversely or obliquely at a temperature equal to that of the furnace. Recovering energy from these flue gases, particularly when they exceed a temperature of 800 0 C, is not easy.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Brenner der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, der mit einem viel kleineren Gas- und Luftvolumen eine gleichwertige Zirkulation im Ofen ermöglicht, wobei die Temperaturunterschiede zwischen den Erzeugnissen und in den Erzeugnissen geringer sind und welcher fähig ist zum Brennen in einer reduzierenden Atmosphäre. Die Erfindung ist deswegen dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungskammer im hinteren Bereich eine Einströmöffnung aufweist, so daß im Brennergehäuse sich ein von der Einströmöffnung über die Verbrennungskammer bishin zur Ausströmöffnung sich erstreckender Durchlaßkanal ergibt, und daß Unterstützungsmittel vorgesehen sind zur Unterstützung des Brenners in einer Betriebslage innerhalb des Ofens.The aim of the present invention is to create a burner of the type mentioned at the beginning, which enables an equivalent circulation in the furnace with a much smaller gas and air volume, whereby the temperature differences between the products and in the products are smaller and which is capable of burning in a reducing atmosphere. The invention is therefore characterized in that the combustion chamber has an inflow opening in the rear area, so that a passage channel extending from the inflow opening through the combustion chamber to the outflow opening is formed in the burner housing, and that support means are provided to support the burner in an operating position within the furnace.
Im Vergleich mit den gängigen Brennern unterscheidet der Brenner gemäß der Erfindung sich dadurch, daß wegen der Anwesenheit einer Einströmöffnung im hinteren Bereich des Brennergehäuses in den Ofen vorhandene Rauchgase in den Brenner eintreten können, um diesen im Bereich der Stirnseite zusammen mit den durch die Verbrennung entwickelten Rauchgasen wieder zu verlassen. Hierdurch ist eine bessere Zirkulation der Rauchgase im Ofen möglich. Dabei ist der Brenner nicht mehr in der Wand des Ofens aufgenommen, so daß eine freie Anordnung des Brenners im Ofen möglich ist.In comparison with conventional burners, the burner according to the invention differs in that, due to the presence of an inlet opening in the rear area of the burner housing, flue gases present in the furnace can enter the burner and then leave the furnace again in the area of the front side together with the flue gases developed by combustion. This allows for better circulation of the flue gases in the furnace. The burner is no longer housed in the wall of the furnace, so that the burner can be freely arranged in the furnace.
Vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Brenner auch dadurch gekennzeichnet, daß Brennergehäuse, sowie bevorzugt auch die Unterstützungsmittel aus einem keramischen hitzebeständigen Material hergestellt sind. Weil der erfindugngemäße Brenner sich ganz im Inneren des Ofens befindet, wird er auch im Ganzen den hohen Temperaturen im Ofen ausgesetzt, welche nicht selten mehr als 1000 0C betragen. Es ist deshalb sehr günstig den Brenner aus einem keramischen Material zu fertigen, weil keramische Materialien eine hohe Hitzebeständigkeit aufweisen.Preferably, the burner according to the invention is also characterized in that the burner housing and preferably also the support means are made of a ceramic heat-resistant material. Because the burner according to the invention is located entirely inside the furnace, it is also exposed in its entirety to the high temperatures in the furnace, which are often more than 1000 0 C. It is therefore very advantageous to manufacture the burner from a ceramic material because ceramic materials have a high heat resistance.
Vorzugsweise wird eine Ausführungsform verwendet, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die ersten und die zweiten Leitungsmittel einen an den Brenner anschließenden und alle vorgesehenen Kanäle enthaltenden Leitungsabschnitt aufweisen und daß der kombinierte Leitungsabschnitt die Form eines quer zum Brennergehäuse gebildeten und im Seitenbereich damit verbundenen Rohrs hat. Wird ein Brenner aus keramischem Material verwendet, wird vorteilhaft auch das erwähnte Rohr, weil auch dieses sich wenigstens teilweise im Inneren des Ofens befindet, aus keramischem Material hergestellt. Es ist dabei noch eine nächste Ausführungsform der Erfindung von Bedeutung, die dadurch gekennzeichent ist, daß das Rohr gleichzeitig ein Teil der erwähnten Unterstützungsmittel ist. Das Rohr hat also eine zweifache Aufgabe und zwar die Umhüllung der benötigten Kanäle und daneben als Teil zur Abstützung des Brenners an der Ofenwand.Preferably, an embodiment is used which is characterized in that the first and second line means have a line section which adjoins the burner and contains all the channels provided, and in that the combined line section has the shape of a tube which is formed transversely to the burner housing and is connected to it in the side area. If a burner made of ceramic material is used, the mentioned tube is also advantageously made of ceramic material, because it is also located at least partially inside the furnace. Another embodiment of the invention is also important, which is characterized in that the tube is simultaneously part of the mentioned support means. The tube therefore has a twofold task, namely the covering of the required channels and also as a part for supporting the burner on the furnace wall.
Eine wichtige Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner wenigstens teilweise doppelwandig ist und eine verbrennungskammerseitige Innenwand und eine mit Abstand diese umhüllende Außenwand besitzt, so daß sich ein Zwischenraum zwischen Innenwand und Außenwand ergibt, daß der Zwischenraum mit den zweiten Leitungsmitteln in Verbindung steht, und daß eine Mehrzahl von wenigstens annähernd sich in der Richtung zu der Ausströmöffnung des Durchlaßkanals des Brenners erstreckenden und mit dem Zwischenraum in Verbindung stehenden Belüftungsöffnungen vorgesehen sind. Durch die Anordnung der Belüftungsöffnungen und durch Verwendung eines Luft/Gasgemisches unter verhältnismäßig hohem Druck kann im im Brenner angeordnetenAn important embodiment of the invention is characterized in that the burner is at least partially double-walled and has an inner wall on the combustion chamber side and an outer wall surrounding it at a distance, so that a gap is formed between the inner wall and the outer wall, that the gap is connected to the second line means, and that a plurality of ventilation openings are provided which extend at least approximately in the direction of the outflow opening of the burner passage channel and are connected to the gap. By arranging the ventilation openings and by using an air/gas mixture under relatively high pressure, the combustion chamber arranged in the burner can
Durchlaßkanal eine Injektorwirkung erzeugt werden, wodurch ein Ansaugen von Rauchgasen durch die Einströmöffnung möglich ist. Die doppelwandige Ausführung des Brenners ermöglicht eine beachtliche Vorerwärmung der einzublasenden Luft und von Gas, wobei gleichzeitig das Brennergehäuse einigermaßen gekühlt wird.An injector effect can be created in the passage channel, which allows flue gases to be sucked in through the inlet opening. The double-walled design of the burner enables considerable preheating of the air and gas to be blown in, while at the same time the burner housing is cooled to a certain extent.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist bedeutend für eine günstige Zirkulation im Ofen und ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Brennergehäuses in der Nähe der Ausströmöffnung des Durchlaßkanals gegenüber dem übrigen Teil des Brennergehäuses bewegbar ist, so daß die Richtung der aus der Austrittsöffnung austretenden Flamme durch Veränderung der Position des bewegbaren Teils veränderbar ist.A further embodiment of the invention is important for a favorable circulation in the furnace and is characterized in that a part of the burner housing near the outlet opening of the passage channel is movable relative to the remaining part of the burner housing, so that the direction of the flame emerging from the outlet opening can be changed by changing the position of the movable part.
Die Erfindung bezieht sich auch auf einen Ofen zum Brennen von keramischen Produkten mit einem oder mehreren Brennern der oben schon erwähnten Gattung. Der Ofen ist dadurch gekennzeichnet, daß über die ersten Leitungsmittel ein Gas/Luftgemisch zur Beschickungsöffnung in die Verbrennungskammer in einem solchen Verhältnis und unter solchem Druck zuführbar ist, daß nach der Entzündung des Gemisches eine Situation gehandhabt bleibt, bei der das Gemisch bereits beim Eintreten in die Verbrennungskammer brennt, daß über die Belüftungsöffnungen eine solche Belüftung der Verbrennungskammer in der Richtung zu der Austrittsöffnung des Durchlaßkanals erreichbar ist, daß sich das Gemisch in der Verbrennungskammer entzündet und eine durch die Austrittsöffnung austretende Flamme entsteht und gleichzeitig ein Unterdruck im Bereich der Einströmseite des Durchlaßkanals auftritt, derart, daß im Ofen anwesende Rauchgase durch die Einströmöffnung im Brenner eingesogen und in der Verbrennungskammer intensiv mit der Flamme gemischt werden und dadurch die Flammentemperatur abgesenkt und eine intensive Zirkulation von Rauchgasen im Inneren des Ofens und um die keramischen Erzeugnisse herum entsteht.The invention also relates to a furnace for firing ceramic products with one or more burners of the type already mentioned above. The furnace is characterized in that a gas/air mixture can be fed via the first conduit means to the feed opening in the combustion chamber in such a ratio and under such a pressure that after the mixture has ignited, a situation is maintained in which the mixture already burns when it enters the combustion chamber, that via the ventilation openings, such ventilation of the combustion chamber in the direction of the outlet opening of the passage channel can be achieved that the mixture ignites in the combustion chamber and a flame emerges through the outlet opening and at the same time a negative pressure occurs in the area of the inflow side of the passage channel, such that flue gases present in the furnace are sucked in through the inflow opening in the burner and are intensively mixed with the flame in the combustion chamber, thereby lowering the flame temperature and creating intensive circulation of flue gases inside the furnace and around the ceramic products.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ofens ist dadurch gekennzeichnet, daß unter Berücksichtigung der Form sowie der Abmessungen des Ofens, der Ofenbelastung, sowie weiterer wichtiger Parameter die anwesenden Brenner auf solcheA further embodiment of the furnace according to the invention is characterized in that, taking into account the shape and dimensions of the furnace, the furnace load, and other important parameters, the burners present are set to such
Weise im Inneren des Ofens angeordnet und unterstützt und die Austrittsöffnungen der Brenner auf solche Weise ausgerichtet sind, daß sich, unter Berücksichtigung der gezwungenen Strömung von Rauchgasen und der Strahlung der Flamme eine günstige Zwangszirkulation der Rauchgase im Inneren des Ofens und ein Temperaturausgleich im Bereich der keramischen Erzeugnisse ergibt.arranged and supported inside the furnace and the outlet openings of the burners are aligned in such a way that, taking into account the forced flow of flue gases and the radiation of the flame, a favourable forced circulation of the flue gases inside the furnace and a temperature equalisation in the area of the ceramic products is achieved.
Mittels eines solchen Ofens, der duch Einsatz eines erfindungsgemäßen Brenners ermöglicht wird, kann ein Betrieb realisiert werden, der eine beachtliche Verbesserung bedeutet im Vergleich mit den gängigen Öfen, und zwar insbesondere mit Rücksicht auf den Energieaufwand und die Gleichmäßigkeit der Erhitzung der keramischen Gegenstände im Ofen. Weiter bleibt die Erzeugung von Stickstoffoxyden (NOx) begrenzt. Die Zusammensetzung der Ofenatmosphäre ist beeinflußbar über die Gas/Luftvolumenmenge. Zur Erzeugung eines möglichst günstigen Temperaturausgleichs im Ofen ist es nicht möglich, eine exakte Regel zu definieren bezüglich der Anordnung der Brenner im Ofen und der Richtung, in welche die Austrittsöffnungen der Brenner gerichtet werden sollen. Dennoch kann aufgrund von Erfahrungen wahrscheinlich schon von Anfang an eine beträchtlich bessere Zirkulation im Ofen realisiert werden, weil durch in der Praxis gesammelte Erkenntnisse und aufgrund eines "trial and error" Verfahrens auf die Dauer ein sehr günstiger Temperaturausgleich und eine sehr günstige Rauchzirkulation erwartet werden kann.By means of such a furnace, which is made possible by the use of a burner according to the invention, an operation can be realized that represents a considerable improvement in comparison with conventional furnaces, in particular with regard to the energy consumption and the uniformity of heating of the ceramic objects in the furnace. Furthermore, the production of nitrogen oxides (NOx) remains limited. The composition of the furnace atmosphere can be influenced by the gas/air volume. In order to achieve the best possible temperature balance in the furnace, it is not possible to define an exact rule regarding the arrangement of the burners in the furnace and the direction in which the burner outlet openings should be directed. Nevertheless, based on experience, a considerably better circulation in the furnace can probably be achieved right from the start, because through knowledge gained in practice and through a "trial and error" process, a very favorable temperature balance and a very favorable smoke circulation can be expected in the long term.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, in which an advantageous embodiment is shown. They show:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ofens zur Herstellung von keramischen Erzeugnissen.Fig. 1 is a schematic representation of a furnace for the production of ceramic products.
Fig. 2 einen Schnitt gemäß den Pfeilen II-II in Fig. 1 Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines aus einem keramischen Material hergestellten Hochgeschwindigkeitsbrenners gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, und Fig. 4 eine weitere perspektivische Darstellung einer gegenüber der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform abgeänderten Ausführungsform, wobei das Brennergehäuse im Schnitt gezeigt ist.Fig. 2 shows a section along the arrows II-II in Fig. 1 Fig. 3 shows a perspective view of a high-speed burner made of a ceramic material according to a first embodiment of the invention, and Fig. 4 shows a further perspective view of an embodiment modified from the embodiment shown in Fig. 3, with the burner housing shown in section .
Die Fig. 1-2 zeigen einen Hochgeschwindigkeitsbrenner 2 wie dieser im Ofen 1 der Figuren 1 und 2 zum Einsatz kommt. Der Brenner weist ein Brennergehäuse 5 auf, das von einer Verbrennungskammer mit einer Austrittsöffnung 7 im Stirnbereich zum Austreten des brennenden Gases in Form einer Flamme 8 (Fig. 1-2) versehen ist. In den Fig. 3-4 ist die Flamme nicht angedeutet. Wie schematisch in Fig. 1 gezeigt, sind erste Leitungsmittel vorhanden, welche unter anderem eine schematisch mittels gestrichelter Linien dargestellte erste Leitung 9 umfassen zur Beschickung der Verbrennungskammer 6 durch eine Beschickungsöffnung 10 in der Verbrennungskammer mit brennbarem Gas (Fig. 4). Weiter sind zweite Leitungsmittel vorhanden, welche unter anderem eine mittels einer strichpunktierten Linie schematisch angedeutete zweite Leitung 11 zur Beförderung von Druckluft über Belüftungsöffnungen 12 in die Verbrennungskammer 6 beabstandet von der Beförderungsöffnung 10 umfassen. Mit den Pfeilen 13 und 14 wird symbolisch angedeutet, daß sowohl Gas als auch Druckluft befördert werden.Fig. 1-2 show a high-speed burner 2 as used in the furnace 1 of Fig. 1 and 2. The burner has a burner housing 5, which is provided with a combustion chamber with an outlet opening 7 in the front area for the exit of the burning gas in the form of a flame 8 (Fig. 1-2). The flame is not indicated in Fig. 3-4. As shown schematically in Fig. 1, first line means are present, which include, among other things, a first line 9, shown schematically by dashed lines, for feeding the combustion chamber 6 through a feed opening 10 in the combustion chamber with combustible gas (Fig. 4). Furthermore, second conduit means are present, which include, among other things, a second conduit 11, indicated schematically by a dot-dash line, for conveying compressed air via ventilation openings 12 into the combustion chamber 6 at a distance from the conveying opening 10. The arrows 13 and 14 symbolically indicate that both gas and compressed air are conveyed.
Die Verbrennungskammer 6 ist im hinteren Bereich mit einer Einströmöffnung 15 ausgestattet, so daß ein Durchlaßkanal 15, &dgr;, 7 im Brennergehäuse gebildet wird, der sich von der Einströmöffnung 15 über die Verbrennungskammer 6 bishin zur Ausströmöffnung 7 erstreckt. Weiter sind noch später zu erklärende Unterstützungsmittel anwesend zur Unterstützung des Brenners in einer Betriebsposition im Inneren des Ofens 1.The combustion chamber 6 is equipped with an inlet opening 15 in the rear area, so that a passage channel 15, δ, 7 is formed in the burner housing, which extends from the inlet opening 15 through the combustion chamber 6 to the outlet opening 7. Furthermore, support means, which will be explained later, are present to support the burner in an operating position inside the furnace 1.
Das Brennergehäuse 5 und vorzugsweise auch die noch zu besprechenden Unterstützungsmittel sind aus einem keramischen hitzebeständigen Material hergestellt, das gegen die im Ofen herrschenden Temperaturen von vielfach 800-1300 0C beständig ist.The burner housing 5 and preferably also the supporting means to be discussed later are made of a ceramic heat-resistant material which is resistant to the temperatures prevailing in the furnace, often 800-1300 ° C.
Wie insbesondere in Fig. 3 ersichtlich, umfassen die ersten und die zweiten Leitungsmittel einen kombinierten, an den Brenner 2 anschließenden Leitungsabschnitt 17. Dieser Leitungsabschnitt ist mit einem zentralen Kanal 18 und zwei diesen umgebenden, im Querschnitt bogenförmigen Kanälen 19 und 20 ausgestattet. Der zentrale Kanal 18 mündet unmittelbar in der Beschickungsöffnung 10 und hat die Beschickung eines geeigneten Gas/Luftgemisches zur Aufgabe. Auf welche WeiseAs can be seen in particular in Fig. 3, the first and second line means comprise a combined line section 17 connected to the burner 2. This line section is equipped with a central channel 18 and two channels 19 and 20 surrounding it that are curved in cross section. The central channel 18 opens directly into the feed opening 10 and has the task of feeding a suitable gas/air mixture. In what way
dieses Gemisch hergestellt und auf welche Weise die Gas- und Luftleitungen 9 beziehungsweise 11 an die Kanäle 18-20 angeschlossen sind, ist einfachheitshalber in den Zeichnungen nicht wiedergegeben, aber kann in beliebiger aus dem Stand der Technik bekannter Weise stattfinden. Weil dieses nicht zur Erfindungsgattung gehört, soll dieses hier nicht weiter besprochen werden. Die Kanäle 19 und 20 gehören zu den zweiten Leitungsmitteln. Durch den Kanal 19 wird Druckluft und durch den Kanal 20 wird Druckgas zugeführt. Der kombinierte Leitungsabschnitt 17 ist als quer zum Brennergehäuse 5 angeordnetes, an diese Seite angeschlossenes Rohr ausgebildet. Das Rohr 17 und das Brennergehäuse 5 sind einstückig aus keramischem Material hergestellt.How this mixture is produced and how the gas and air lines 9 and 11 are connected to the channels 18-20 is not shown in the drawings for the sake of simplicity, but can take place in any manner known from the prior art. Because this does not belong to the type of invention, it will not be discussed further here. The channels 19 and 20 belong to the second line means. Compressed air is supplied through the channel 19 and compressed gas is supplied through the channel 20. The combined line section 17 is designed as a pipe arranged transversely to the burner housing 5 and connected to this side. The pipe 17 and the burner housing 5 are made in one piece from ceramic material.
Das Rohr 17 ist Teil der oben erwähnten Unterstützungsmittel zum Unterstützen des Brenners innerhalb des Ofens. In den Figuren 1-2 ist sehr schematisch wiedergegeben, daß das Rohr 17 eine Öffnung in der Wand 16 des Ofens durchsetzen kann, um auf diese Weise den Brenner abzustützen. Dabei kann zur Ausrichtung des Brenners die Möglichkeit ausgenützt werden, daß das Rohr 17 um seine Achse verdrehbar ist. Weitere und andere Mitteln, welche zur Abstützung des Brenners im Ofen geeignet sein könnten, sind in den Zeichnungen nicht gezeigt, sind aber dem Fachmann geläufig. Fig. 4 zeigt, daß der Brenner 2 wenigstens im Bereich des Durchlaßkanals 15, 6, 7 doppelwandig ausgeführt ist mit einer verbrennungskammerseitigen Innenwand 21 und einer diese mit Abstand umhüllender Außenwand 22, so daß sich ein Zwischenraum zwischen Innenwand und Außenwand ergibt. Dieser Zwischenraum steht mit den zweiten Leitungsmitteln in Verbindung und zwar mit den beiden Kanälen 19 und 20 im Rohr 17. Die Beschickungsöffnungen 12 befinden sich in der Innenwand 21 und sind wenigstens etwa in der Richtung zu der Ausströmöffnung 7 des zwischen der Ausströmöffnung 15 und der Ausströmöffnung 7 anwesenden Durchlaßkanals des Brenners 2 ausgerichtet.The tube 17 is part of the above-mentioned support means for supporting the burner inside the furnace. Figures 1-2 show very schematically that the tube 17 can pass through an opening in the wall 16 of the furnace in order to support the burner in this way. The possibility that the tube 17 can be rotated about its axis can be used to align the burner. Further and other means that could be suitable for supporting the burner in the furnace are not shown in the drawings, but are familiar to those skilled in the art. Fig. 4 shows that the burner 2 is double-walled at least in the area of the passage channel 15, 6, 7 with an inner wall 21 on the combustion chamber side and an outer wall 22 surrounding it at a distance, so that a gap is formed between the inner wall and the outer wall. This intermediate space is connected to the second conduit means, namely with the two channels 19 and 20 in the pipe 17. The feed openings 12 are located in the inner wall 21 and are aligned at least approximately in the direction of the outflow opening 7 of the passage channel of the burner 2 present between the outflow opening 15 and the outflow opening 7.
Im Bereich der Ausströmöffnung 7 des Durchlaßkanals ist ein Teil 24 des Brennergehäuses 5 gemäß der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform gegenüber dem übrigen Teil des Brennergehäuses bewegbar, so daß die Richtung der aus der Austrittsöffnung 7In the area of the outlet opening 7 of the passage channel, a part 24 of the burner housing 5 according to the embodiment shown in Fig. 3 is movable relative to the remaining part of the burner housing, so that the direction of the gas flowing out of the outlet opening 7
austretenden Flamme durch Veränderung der Position des bewegbaren Teils 24 verändert werden kann. In der gezeigten Ausführungsform ist das Teil 24 um die allgemeine Achse des Brennergehäuses 5 drehbar. Dies wird zum Beispiel dadurch ermöglicht, daß ein Teil 24 ein separates keramisches Teil darstellt, das mit Klemmung in einer gewünschten Position auf dem Brennergehäuse 5 angeordnet ist.emerging flame can be changed by changing the position of the movable part 24. In the embodiment shown, the part 24 is rotatable about the general axis of the burner housing 5. This is made possible, for example, by the fact that part 24 is a separate ceramic part which is clamped in a desired position on the burner housing 5.
Die Form und Abmessungen des in den Fig. 3-4 gezeigten Hochgeschwindigkeitsbrenners sind an die Form und die Abmessungen des Ofens, sowie die gewünschte Wirkung des Brenners anpaßbar. In der gezeigten Ausführungsform besitzt der Verbrennungsraum im Bereich der Beschickungsöffnugen 12 eine gewisse Verengung, so daß in der Richtung zu der Einströmöffnung 15 die lichte Weite des Verbrennungsraumes 6 kleiner ist als weiter in der Richtung zu der Ausströmöffnung 7. Hierdurch, und weiter auch durch die Richtung der Beschickungsöffnungen 12, ergibt sich eine kombinierte Injektor- und Venturiwirkung, welche eine gute Durchmischung der brennenden Gase und der durch die Einströmöffnung 15 angesaugten, im Ofen schon anwesenden Rauchgase fördert. Das über den Kanal 18 zugeführte Gas/Luftgemisch soll im Brennergehäuse eine Zündflamme unterhalten, so daß auch, wenn die Kanäle 19 und 20 kein Gas und Luft zuführen, im Brennergehäuse doch immer eine Flamme anwesend ist, welche zur Entzündung des später durch die Beschickungsöffungen 12 beschickten Gas/Luftgemisches dient.The shape and dimensions of the high-speed burner shown in Fig. 3-4 can be adapted to the shape and dimensions of the furnace, as well as the desired effect of the burner. In the embodiment shown, the combustion chamber has a certain narrowing in the area of the feed openings 12, so that in the direction of the inflow opening 15 the clear width of the combustion chamber 6 is smaller than further in the direction of the outflow opening 7. This, and also the direction of the feed openings 12, results in a combined injector and venturi effect, which promotes good mixing of the burning gases and the flue gases already present in the furnace, which are sucked in through the inflow opening 15. The gas/air mixture supplied via channel 18 should maintain an ignition flame in the burner housing so that even if channels 19 and 20 do not supply gas and air, a flame is always present in the burner housing which serves to ignite the gas/air mixture later supplied through the feed openings 12.
Mit dem keramischen Hochgeschwindigkeitsbrenner 2 gemäß Fig. 3-4 ist ein vom Stand der Technik abweichender Betrieb des Ofens zur Herstellung von keramischen Erzeugnissen ermöglicht.The ceramic high-speed burner 2 according to Fig. 3-4 enables operation of the furnace for the production of ceramic products in a manner that deviates from the state of the art.
Durch die kombinierte Injektor- und Verturiwirkung wird im Bereich der Einströmöffnung 15 des Brennergehäuses ein Unterdruck erzielt, so daß im Ofen 1 anwesende Rauchgase durch die Einstromöffnung 15 in den Brenner hineingesaugt und in der Verbrennungskammer 6 intensiv mit der Flamme durchmischt werden. Aufgrund dieser Wirkung wird eine intensive Zirkulation der Rauchgase im Inneren des Ofens und auch rings der im Ofen angeordneten keramischen Erzeugnisse 3 erzielt. Überdies wird die Temperatur der Flamme erniedrigt. Hierdurch ergibt sichThe combined injector and Verturi effect creates a negative pressure in the area of the inlet opening 15 of the burner housing, so that flue gases present in the furnace 1 are sucked into the burner through the inlet opening 15 and are intensively mixed with the flame in the combustion chamber 6. Due to this effect, an intensive circulation of the flue gases is achieved inside the furnace and also around the ceramic products 3 arranged in the furnace. In addition, the temperature of the flame is reduced. This results in
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eine ganz neue und gegenüber dem Stand der Technik abweichende Wirkung des Ofens, weil bei den bekannten Öfen immer nur eine mangelhafte Zirkulation der Rauchgase anwesend ist und die Flamme eine hohe Temperatur hat, die überdies immer senkrecht zur Ofenwand verläuft. Vorteilhaft werden im Hinblick auf die Ofenausbildung, die Ofenabmessung, die Ofenbelastung, sowie weitere wichtige Parameter, die anwesenden Brenner 2 so im Inneren des Ofens angeordnet und unterstützt und werden die Ausströmöffnugen 7 der Brenner so ausgerichtet, daß im Hinblick auf die Zwangsströmung der Rauchgase durch den Brenner und die Strahlung der Flamme 8 eine günstige Zwangszirkulation der Rauchgase im Inneren des Ofens und ein Temperaturausgleich im Bereich der keramischen Erzeugnisse 3 entsteht.a completely new effect of the furnace that differs from the state of the art, because in the known furnaces there is always only a poor circulation of the flue gases and the flame has a high temperature, which is also always perpendicular to the furnace wall. With regard to the furnace design, the furnace dimensions, the furnace load, and other important parameters, the burners 2 present are advantageously arranged and supported inside the furnace and the outflow openings 7 of the burners are aligned in such a way that with regard to the forced flow of the flue gases through the burner and the radiation of the flame 8, a favorable forced circulation of the flue gases inside the furnace and a temperature equalization in the area of the ceramic products 3 is created.
Obwohl in der Zeichnung nur zwei erfindungsgemäße Hochgeschwindigkeitsbrenner gezeigt worden sind, sind innerhalb der von den Ansprüchen umrissenen Gattung vielerlei Ausfuhrungsformen möglich. So kann der Brenner in Abhängigkeit von der im Ofen entstehenden Temperatur von einem anderen hitzebeständigen Material, wie zum Beispiel Metall, gefertigt werden. Der Brenner kann, falls gewünscht, dicht an der Ofenwand oder weit weg von dieser angeordnet werden. Der Durchlaßkanal kann eine weniger rechte Form aufweisen. Das Brennergehäuse 5 kann beweglich gegenüber dem Rohr 47 angeordnet sein. Das Rohr 17 kann durch sonstige geeignete Leitungsmittel ersetzt werden.Although only two high-speed burners according to the invention have been shown in the drawing, many different embodiments are possible within the scope of the claims. Depending on the temperature generated in the furnace, the burner can be made of another heat-resistant material, such as metal. The burner can be arranged close to the furnace wall or far away from it if desired. The passage channel can have a less rectangular shape. The burner housing 5 can be arranged so as to be movable relative to the pipe 47. The pipe 17 can be replaced by other suitable conduit means.
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