DE3138232C2 - Tunnelofen - Google Patents

Abstract

Bei einem Tunnelofen, beispielsweise zum Brennen von Keramik-Teilen, wird die bisher übliche Längsströmung des Konvektionsgases zumindest teilweise durch eine Querströmung ersetzt, wodurch sich ein wesentlich verbesserter Wärmeübergang zwischen dem Konvektionsgas und dem zu behandelnden Gut ergibt. Durch die sektionsweise Änderung der Richtung der Querströmung läßt sich eine gleichmäßige Beaufschlagung des Gutes erzielen.

Description

sphäre in der Vorwärm- und Kühlzone durch hintereinander in Ofenlängsrichtung angeordnete Gebläse erzeugt werden, die sowohl das Absaugen als auch das Einblasen der Tunnelgase abernehmen. Nachteilig ist jedoch hierbei, daß das zu behandelnde Gut nicht gleichmäßig durch die Quer-Konvektionsgasströmung beaufschlagt wird, also zusätzliche, konstruktive Maßnahmen, beispielsweise Fangrohre unter der Tunneldekke, versehen mit Kanälen und Schiebern, vorgesehen werden müssen, um eine gleichmäßige Durcnströmung des auf der Transporteinrichtung befindlichen Gutes, also im allgemeinen des Wägenbesatzes, zu erreichen und ungleichmäßige Strömungen zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tunnelofen der angegebenen Gattung zu schaffen, der is auf konstruktiv einfache Weise die gleichmäßige Beaufschlagung des zu behandelnden Gutes mit der Quer-Konvektionsgasströmung erreicht

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Zweckmäßige Ausführungsformen sind ir den Unteransprüchen zusammengestellt

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen darauf, daß der Gutbesatz quer zur Transportrichtung nicht einseitig durch die Konvektionsgasströmung beaufschlagt und damit gegebenenfalls auf einer Seite stärker aufgewärmt bzw. abgekühlt wird als auf der anderen Seite, sondern die Querströmungsrichtung des Konvektionsgases von Längssektion zu Längssektion umgekehrt wird, also die beiden Seiten des Gutbesatzes abwechselnd durch die Quer-Konvektionsgasströmung beaufschlagt werden. Dadurch bietet sich außerdem der Vorteil, daß der Längstransport des Konvektionsgases auf einfache Weise außerhalb des Tunnels oder in separaten Längskanälen innerhalb des Tunnels durchgeführt werden kann.

Durch die beanspruchte Hintereinanderschaltung der Längssektionen und der Längskanäle ergibt sich ein kontinuierlicher Strömungsweg, der beispielsweise durch entsprechend angeordnete Gebläse aufrechterhalten werden kann.

Zweckmäßigerweise befindet sich in einer Tunnelwand eine Zuströmkammer und in der gegenüberliegenden Wand eine Abströmkammer, die über Lochwände mit dem eigentlichen Behandlupgstunnel verbunden sind.

Für die Zuführung des Konvektionsgases zu den Zuströmkammern der einzelnen Längssektionen stehen zwei Varianten zur Verfügung. Bei der ersten Variante so ist die Druckseite des Querströmkreislaufes einer Längssektion über einzelne Längskanäle mit der Saugseite des Querströmkreislaufes der benachbarten oder einer anderen Längssektion verbunden. Die erforderliche Druckdifferenz wird dabei durch Umwälz-Ventilatoren in jeder Längssektion erzeugt

Bei der zweiten Variante sind unter der Abströmbzw. Zuströmkammer der einzelnen Längssektionen Längskanäle vorgesehen, durch die das heiße Konvektionsgas entgegen der Transportrichtung des Gutes durch einen Abgasventilator, der sich beim Einfahrtor des Tunnels befindet, vom Beginn der Brennzone angesaugt wird.

Zwischen den Zuström- oder Abströmkammern und diesen Längskanälen sind Überströmöffnungen angeordnet, deren Durchströmquerschnitt mitteis eines Drosselorgans variiert "«erden kann.

Neben dem Abgasventilator sind in den einzelnen Längssektionen noch Umwälzventilatoren vorgesehen, die die erforderliche Querströraung erzeugen.

Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß die Durchströinung der einzelnen Längssektionen mit heißem Konvektionsgas in weiten Grenzen gesteuert werden kann, ohne daß die Nachbarsektionen mit der gleichen Gasströmung beaufschlagt werden müssen. Auf diese Weise lassen sich die Temperaturen der einzelnen Längssektionen steuern und damit die gewünschte Brennkurve sehr exakt einhalten.

Soll der Energietransport zu den Längssektionen in der Vorwärmzone nicht von der Brennzone aus erfolgen, so kann jede Längssektion mit einem eigenen Brennersystem ausgerüstet werden. Hierfür bieten sich Rekuperator-Brenner an, bei denen die Abgase durch den Brenner abgesaugt werden und zur Vorwärmung der Verbrennungsluft dienen.

Bei dieser Technik bildet jede Längssektion eine abgeschlossene Einheit mit entsprechender Temperatursteuerung. Der Gaslängsaustausch von einer Längssektion zur benachbarten würde entfallen.

Und schließlich bietet der hier vorgeschlagene Tunnelofen noch den Vorteil, daß er in Modul-Bauweise ausgelegt werden kann. Denn jede Längssektion hat im Prinzip den gleichen Aufbau, so daß die einzelnen Längrsektionen zu einem beliebig langen Tunnel zusammengebaut werden, indem die Längssektionen jeweils abwechselnd um 180° in der horizontalen Ebene gedreht werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert Es zeigt
- Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Längssektion gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tunnelofens,

F i g. 2 eine schematische Ansicht von drei benachbarten Längssektionen der Ausführungsform nach Fig. 1, und *

F i g. 3 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Längssektion eines Tunnelofens.

Wie man in den F i g. 1 und 3 erkennen kann, ist auf einem Tunnelofenwagen 1, dessen Räder über, nicht dargestellte Gleise rollen, ein Gutbesatz 2 so aufgestapelt, daß der Gutbesatz in Querrichtung, also in der Bildebene, von dem Konvektionsgas, entweder einem Heizgas oder einem Kühlgas, durchströmt werden kann; außerdem erfolgt die Stapelung des Gutbesatzes in der pblichen Weise so, daß der verfügbare freie Ofenquerschnitt möglichst exakt ausgefüllt wird.

Die Seitenwände des Tunnels 3 werden durch Lochwände 6 bzw. 7 mit Löchern 11 bzw. 12, die strömungsgünstig, nämlich düsenförmig ausgebildet sind, gebildet

Hinter der Lochwand 6 befindet sich auf der gemäß der Darstellung in den F i g. 1 oder 3 linken Seite des Tunnels eine Abströmkammer 4, während hinter der Lochwand 7 auf der rechten Seite des Tunnels eine Zuströmkammer 5 vorgesehen ist

^Aus der Abströmkammer 4 saugt ein Ventilator 9 das Konvektionsgas ab, erhöht den Druck des Konvektionsgases Und transportiert das Konvektionsgas Über eine Rohrleitung 10 (siehe Fig. 1) bzw. einen gemauerten Querkanal 16 (siehe F i g. 3) in die Zuströmkammer 5. Der dadurch entstehende Konvektionsgasstrom wird durch die düsenfi .-mig ausgebildeten Löcher 11 der Lochwand 7 in den eigentlichen Ofenraum, also den Tunnel, gefördert, wo er den durchlässigen Gutbesatz 2 durchströmt

Da der Gutbesatz 2 im Vergleich mit den übrigen, zur Verfügung stehenden Strömungswegen den höchsten Strömungswiderstand aufweist, wird in Verbindung mit der gleichmäßigen Zufuhr des Konvektionsgases durch die Lochwand 7 eine weitgehende Gleichverteilung des Gasstromes im Gut erreicht.

Durch den Unterdruck in der Abströmkammer 4 wird das Heizgas nach Verlassen des Gutbesatzes 2 durch die strömungstechnisch günstig ausgebildeten Löcher 12 in der Lochwand 6 abgesaugt und strömt wiederum zu to dem Ventilator 9, wodurch ein Umwälzkreislauf des Konvektionsgases geschlossen ist.

Damit der Gutbesatz 2 quer zur Transportrichtung nicht einseitig aufgewärmt wird, wird die Strömungsrichtung des Konvektionsgases von Längssektion zu Längssektion umgekehrt. Dies bietet außerdem den Vorteil, daß der Längstransport des Konvektionsgases außerhalb des Tunnels oder in separaten Kanälen innerhalb des Tunnels durchgeführt werden kann.

F i g. 2 zeigt drei benachbarte Längssektionen 13 des Tunnels. Entsprechend F i g. 1 erzeugen die Ventilatoren 9 der einzelnen Längssektionen 13 jeweils eine Gasumwälzung durch die Rohrleitung 10, die Zuströmkammer 5, den Ofenraum 8 mit dem Gutbesatz 2 und die Abströmkammer 4. Dabei steht die Rohrleitung 10 gegenüber der Umgebung unter Überdruck, während die Rohrleitung, die auf der Saugseite in den Ventilator 9 mündet, gegenüber der Umgebung unter Unterdruck steht Aufgrund der hierdurch auftretenden Druckdifferenz in der Rohrleitung 14 läßt sich mittels eines Drosselorgans 15 eine Gasströmung von Längssektion 13 zu Längssektion 13 einstellen, wie sie für den Energietransport in Längsrichtung des Tunnels 3 erforderlich ist

F i g. 3 zeigt eine weitere Variante des Längstransportes des Konvektionsgases und damit der Energie durch den Tunnel; dabei «erden zwei Längskanäie Ί7 verwendet, die unter der Zuströmkammer 5 bzw. der Abströmkammer 4 angeordnet sind.

In der Brennzone eines Tunnelofens entstehen durch die Verbrennung des Brennstoffes, beispielsweise eines Gases, mit Luft Heizgase, die den Gutbesatz 2 in der Brennzone des Tunnelofens auf die Brenntemperatur aufheizen. Diese Heizgase werden entgegen der Transportrichtung des Gutbesatzes 2 durch den Tunnel 3 am Beginn der Brennzone durch die beiden Längskanäle 17 von einem Abgasventilator abgesaugt, der sich in der Nähe des Einfahrtors des Tunnelofens befindet.

Über jedem der beiden Längskanäle 17 sind abwechselnd in Längsrichtung Abströmkammern 4 bzw. Zuströmkammern 5 angeordnet, da, wie erwähnt, die Querstromrichtung von Längssektion 13 zu Längssektion 13 umgekehrt wird.

Zwischen den Zuström- bzw. den Abströmkammern 5 bzw. 4 einerseits und den Längskanälen 17 andererseits sind Überströmöffnungen 18 ausgebildet, deren Durchströmquerschnitt mittels eines Drosselorgans 19 verändert werden kann.

Der nicht dargestellte Abgasventilator erzeugt in den Längskanälen 17 einen Unterdruck und damit eine kontinuierliche Konvektionsgas-Strömung. Die Umwälzventilatoren 9 erzeugen in ihren zugehörigen Abströmkanälen 4 einen zusätzlichen Unterdruck und in ihren zugehörigen Zuströmkanälen 5 einen Überdruck, der sich dem Unterdruck im zugehörigen Längskanal 17, gemäß der Darstellung in F i g. 3 beispielsweise dem rechten Längskanal 17, überlagert.

Neben der Umwäizst römung quer zur Transportrichtung des Gutbesatzes in einer Längssektion 13 erfolgt also ein Konvektionsgas-Transport aus einem Längskanal 17 in die zugehörige Abströmkammer 4 und aus der Zuströmkammer 5 in den zugehörigen Längskanal 17. Dabei kann durch entsprechende Verstellung der Drosselorgane 19 das Verhältnis von Umwälzmassenstrom zu Heizgasmassenstrom in jeder Längssektion i3 eingestellt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche: kühlende Gut wird außerhalb des Tunnels auf

   Brennwagen mit einer Plattform aus Schamotte oder

   !.Tunnelofen Schmel2zement gesetzt und durch den Ofen gefahren;

   der ganze Ofen ist mit Wagen besetzt, so daß jeder neu

   a) mit einem in Längssektionen unterteilten 5 eingefahrene Wagen einen anderen Wagen hinaus-Tunnel, schiebt

   b) mit einer Einrichtung für den Transport des zu In der Mitte des Tunnelofens befinden sich Gasbrenbehandelnden Gutes durch den Tunnel, und ner, die das erforderliche, heiße Konvektkinsgas

   c) mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer erzeugen. Während des Wagenvorschubs strömt das Konvektionsgasströmung in dem Tunnel, die 10 Konvektionsgas durch den Tunnel den Wagen entgezumindest in einer Längssektion quer zur gen, wärmt das Gut vor und wird dann durch Transportrichtung des Gutes verläuft, Abzugskanäle abgezogen. In der Kühlzone wird die

   gespeicherte Wärme des Gutes an eingezogene Luft dadurch gekennzeichnet, daß ai^gegeben, also das Gut gekühlt

   15 -üei der Erwärmung und Kühlung des Gutes muß in

   d) die Richtung der Querströmung von Längssek- den meisten Fällen, besonders bei keramischen Gütern, tion (13) zu Längssektion (13) wechselt und daß aus Verfahrens- und materialtechnischen Gründen eine

   e> die Druckseite des Querströmkreislaufes einer vorgegebene zeitliche Aufheiz- und Abkühlperiode

   Längssektion (13) mit der Saugseite des eingehalten werden, die sogenannte »Brennkurve«.

   Querstrfjiekreislaufes der benachbarten Längs- 20 Arbeitet der Tunnelofen mit einem bestimmten

   Sektion (13) durch Längskanäie (14) verbunden Massendurchsatz des Gutes, so sind für eine genau

   ist definierte Brennkurve, also für die gewünschte zeitliche

   Temperatursteigerung oder den gewünschten zeitlichen

   Z Tunnelofen nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Temperaturabfall, bestimmte Gasmassenströme und

   zeichnet, daß die Längskanäle auch nicht benachbar- 25 Wärmeübergangsbedingungen erforderlich,

   te Längssektionen (13) miteinander verbinden. Die Bereitstellung der notwendigen Gasmassenströ-

   3. Tunnelofen nach einem der Ansprüche 1 oder 2, me bietet in aller Regel keine Probleme. Die beim dadurch gekennzeichnet, daß in den Längskanälen Transport des Gases im Gegenstrom durch den Tunnel (14) Drosselorgane (15) angeordnet sind. erzielten Gasgeschwindigkeiten reichen jedoch nicht

   4. Tunnelofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 30 aus, um an allen Stellen des zu behandelnden Gutes den dadurch gekenr^eichnet, daß jede Längssektion (13) erforderlichen hohen Wärmeübergang zu erzeugen,
   einen eigenen Ventilator (9) für den Transport der ■ Deshalb wird seit langem versucht den Wärmeüber-Konvektionsgasströmung aufweist gang durch strömungstechnische Maßnahmen zu

   5. Tunnelofen nach einem der A.Tsprüche 1 bis 4, verbessern. Bei den heute üblichen Tunnelofen ist der dadurch gekennzeichnet daß getrennt von dem 35 Anteil der Gasströmung durch die Spalten zwischen eigentlichen Tunnel auf einer Seite jeder Längssek- dem Gutbesatz und den Tunnelofenwänden im Vertion (13) eine Zuströmkammer (5) und auf der gleich mit der Gasströmung durch den Gutbesatz anderen Seite jeder Längssektion (13) eine Abström- unerwünscht hoch. Denn diese Randströmung trägt nur kammer (4) vorgesehen sind. unwesentlich zur Wärmeübertragung auf das Gut bei.

   6. Tunnelofen nach Anspruch 5, dadurch gekenn- 40 Insbesondere zwischen dem Gutbesatz und der zeichnet daß auf den beiden Seiten des Tunnels Decke des Tunnels bildet sich eine starke Konvektionsparallel zu den Zuström- bzw. Abströmkammern (4, gas-Strömung aus, die nur eine vernachlässigbare 5) in der Tunnelwand weitere Längskanäle (17) für Wirkung auf das Gut hat Deshalb ist durch verschiededie Zuführung des heißen Konvektionsgases aus der ne Maßnahmen versucht worden, »die Wärme nach Brennzone vorgesehen sind, und daß die weiteren 45 unten zu drücken«. Mit dieser technisch unklaren Längskanäle (17) mit den Zuström- bzw. Abström- Formulierung ist gemeint, daß die Konvektionsgasströkammern (4, 5) der gleichen Tunnelwand über mung von der Tunneldecke nach unten in den Gutbesatz öffnungen (18) verbunden sind. hineingeleitet werden soll. Dies erfolgt entweder mit

   7. Tunnelofen nach Anspruch 6, dadurch gekenn- Ventilatoren oder mit Injektoren. Diese Verfahren zeichnet, daß in den öffnungen (18) verstellbare so haben jedoch nur zu unbefriedigenden Resultaten Drosselorgane (19) angeordnet sind. geführt, so daß sie praktisch nie realisiert worden sind.

   8. Tunnelofen nach Anspruch 7, dadurch gekenn- Ein Tunnelofen der angegebenen Gattung ist aus der zeichnet, daß die weiteren Längskanäle (17) unter DE-OS 2038 394 bekannt und weist einen in Längssekder Zuström- bzw. Abströmkammer (4,5) angeord- tionen unterteilten Tunnel, eine Einrichtung für den net sind. 55 Transport des zu behandelnden Gutes durch den

   Tunnel, sowie eine Einrichtung zur Erzeugung einer

   Konvektionsgasströmung in dem Tunnel auf, die

   zumindest in einer Längssektion quer zur Transportrichtung des Gutes verläuft.

   Die Erfindung betrifft/ einen Tunnelofen der im so In dieser Druckschrift werden mehrere Mögliehkei-Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung. ten der Erzeugung der Quer-Konvektionsgasströmung

   Zur Wärmebehandlung industrieller Güter, insbeson- beschrieben. So sind seitlich angeordnete Brenner dere von Keramik-Teilen, werden oft Tunnelofen bekannt, aus denen Heizgase mit hoher Geschwindigeingesetzt. Dabei handelt es sich im allgemeinen um keit in den Tunnel eintreten und dadurch eine einen aus Schirm-, Isolier- oder Ziegelsteinen gemauer- 65 Querumwälzung der Ofenatmosphäre erreichen. Dabei ten, außen oft mit einem Blechmantel umgebenen ist es jedoch erforderlich, daß die Rauchgasströme mit Tunnel mit einer Länge bis zu 130 m, auf dessen Sohle hoher kinetischer Energie erzeugt werden,
   ein Gleis verlegt wird. Das zu erwärmende bzw. zu Weiterhin kann die Querumwälzung der Tunnelatmo-