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Verfahren zum Heizen von Schmelzöfen. Bekanntlich werden zur Heizung
von ölen in manchen Fällen Stichflammen angewendet, die entweder durch Einblasen
oder Einlassen von Luft in einen starken Gasstrom oder durch gleichzeitige Zuführung
von Luft und Gas in dem zur Verbrennung erforderlichen Verhältnis in geeigneten
Düsen erzeugt werden. Ersteres Verfahren wird hauptsächlich dann angewendet, wenn
die Wärine, die die Verbrennungsprodukte vor ihrem Austritt in den Schornstein noch
abgeben können, wiedergewonnen werden soll, während das zweite Verfahren besonders
dann in Betracht kommt, wenn man an einem bestimmten Punkt des Herdraums, dessen
Erwärmung an verschiedenen Stellen verschieden ist, eine höhere Temperatur erzeugen
will. Die Verwendung von Düsen erfordert übrigens einen ziemlich erheblichen Abstand
der verschiedenen Brenner voneinander.
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Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, bei Martin-Siemensöfen mit
Rückstrahlung von Wärme Brenngas oder Luft durch zahlreiche nebeneinander angeordnete
Öffnungen in einem im Ofenkopf befindlichen Luft-Gas-Gemisch anzubringen, wodurch
die bei der Heizung mit periodischer Flammenumkehrung gewöhnlich gebrauchten Flammen
gebildet werden. Dort erfolgt aber die Einführung des Brenngases nur im Ofenkopf,
möglichst von dein zu erhitzenden 1Iaterial entfernt und in schräger Richtung, so
daß die Flammen ein wesentlichen horizontal gerichtet werden. Außerdem werden die
Flammenstrahlen iii Richtung auf einen Punkt zusammengefaßt bz-,v. gegen die Ofenmitte
gerichtet.
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Dieses bekannte Heizverfahren hat den großen Nachteil, daß der Herd
nicht in seiner ganzen Ausdehnung gleichmäßig erhitzt und dabei auf eine Höclisttenil@eratur
gebracht wird, trotzdem aber (las Gewölbe und die Ofenwandungen nicht ausreichend
geheizt werden. Diese Nachteile beseitigt das Heize erfahren für Wärme-, Schmelz-,
Glühöfen usw., bei dem auf die zu behandelnden Gegenstände eine große Zahl
von Stichflammen wirkt, die ein dichtes Bündel bilden und dadurch erzeugt
werden, (iaß durch zahlreiche Öffnungen ledin licli Druckluft in eine Gasmasse eingeblasen
wird, die sich durch den Herdraum in langsaineni, ununterbrochenem Strome bewegt,
wobei die Entfernung der Abgase aus dem Herdraum unter dem Einfluß eines in diesem
herrschenden Überdrucks in einen oder mehrere Züge erfolgt, die mit den nötigen
Absperrschiebern versehen sind.
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Zur Anwendung dieses Verfahrens «-erden eine oder mehrere Kammern
für die erhitzte Luft angeordnet, die z. B. aus zwei Gewölben bestehen, von denen
das eine eine dichte Wand darstellt, während das andere von einer großen Anzahl
kleiner Löcher durchbrochen ist, die so nahe als möglich beieinander stehen und
alle im gleichen Sinne gegen den zu erhitzenden Körper gerichtet sind. Durch diese
O f"tnungen strömt die erhitzte Luft in eine erwärmte 'Masse des Heizgases, die
sich nur langsam fortbewegt und einen Wärmeschutz für die von ihr bespülten Ofenwände
bildet. Gegen diese bildet das Gas einen Schutzschleier. Auf fliese Weise entstellen
in _ dein Herdrauen Flammen mit umgekehrter Verbrennung, die in Bündeln zusammenstehen
und in großer Anzahl auf den zu erhitzenden Gegenstand gerichtet sind.
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Dieses Heizverfahren hat folgende Vorzüge und neuartige Wirkungen:
i. hei Verwendung von Industrieas besteht in dein ganzen oberen Teil des Ofens eine
reduzierende Gasschicht.
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2. Diese Schicht, die eine niedrigere Temperatur besitzt, setzt die
Abnutzung des dtirclil>rocheizen Gewölbes und der anliegenden Wände wesentlich herab,
denn a) (las diese Wände bespülende Gas besitzt
hei seinem Eintritt
in den Ofen keine holte Temperatur (höchstens ,oo his iooo°), b) die Verbrennung
dieses Gases begiinrit erst in einigeln Abstand von dem durchbrochenen Gewölbe wie
auch von den Wänden, c) das Gas ist für die leuchtenden Strahlen, die im Ofen eine
große Hitze erzeugen, nicht durchlässig und schützt daher die umgebenden Wände gegen
die Strahlung der auf dein Herd erhitzten Gegenstände.
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3. Die schnelle Abnutzung der Brenner, die in Ofen mit umkehrbarer
Flammenrichtung eintritt, fällt hier fort. In den bekannten Ofen dieser Art findet
stets eine Abnutzung der die Brenner enthaltenden Wand statt, wenn die Flamme gegen
sie gerichtet ist, da die in dem Gas enthaltenen Aschenteilchen bei ihrem Auftreffen
auf die feuerfeste Wand mit dieser eine schmelzbare Schlacke bilden.
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d.. Es bildet sich eine neutrale, an die vorerwähnte grenzende Gasschicht,
die nur Kohlensäure und Stickstoff enthält. Daher wird in solchen Ofen der Abbrand
der erhitzten Metalle ganz beträchtlich herabgesetzt. Die zu erhitzenden Gegenstände
sind von den oxydierenden Gasen durch eine dicke, zusammenhängende Schicht des neutralen
Gases getrennt. Der Sauerstoff wird dagegen beim Eindringen in die Schicht des Heizgases
nahezu völlig gebunden. Da im Ofen ein Überdruck herrscht, findet ein Eindringen
von Sauerstoff von außen her nicht statt, so daß eine Einwirkung von dieser Seite
ausgeschlossen ist.
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5. Die intensive Hitze der neutralen Schicht verbürgt eine gleichmäßige
Tempera-' tur über den ganzen Herd bin bei jeder Ausdehnung derselben. Tede Stichflamme
«<eist an der Spitze eine Stelle auf, an der die Temperatur nahezu gleich ist
der theoretischen Temperatur. Jede einzelne Flarnine bildet in gewissem Umfang einen
elementaren Ofen, der von gleichartigen Ofen umgeben ist. Eine gleichmäßige Temperatur
entsteht infolgedessen in einer Fläche, die den geometrischen Ort der Flammenspitze
darstellt und nicht notwendig eine Ebene zu sein braucht.
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V. Die Wirkungsweise ist die eines bei erhöhter Temperatur arbeitenden
und dabei reduzierenden Ofens. Die Temperatur des pyrometrischen Punktes einer Stichflamme
ist unabhängig von dein Maße der zugeführten Luft, vorausgesetzt, daß diese nicht
die zur Verbrennung erforderliche Menge überschreitet. Infolgedessen erreichen die
Stichfiainmen auch in der reduzierenden Schicht das Maximum der Temperatur. klan
kann daher bei einem Überschuß von 5 Prozent Kohlenoxyd mit Leichtigkeit eine reduzierende
Luftschicht von hoher Temperatur erhalten.
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In der Schicht der Flauinienspitzc ist clie Temperatur höher als die
bisher erreichbare, 1111(l die die bisher verwendeten Ofen und Baustoffe würden
sie nicht aushalten können.
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T ).e die sehr hohen Temperaturen nur in der (furch die Flaininenspitzen
gebildeten Schicht liegen, besteht keine Gefahr für die schnelle Zerstörung der
neuen Ofen, wenn sie aus den sonst gebräuchlichen Baustoffen hergestellt sind.
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Die Leistungsfähigkeit der Ofen wird gesteigert, denn die Leistungsfähigkeit
ist abhängig von der Zeit der Erhitzung.
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io. Den heißen Luftstrahlen wird, da sie durch eine dicke, heiße Schicht
reduzierenden Gases hindurchgehen müssen, der Sauerstoff in weitestgehen(lein Maße
entzogen. In der Schicht der Flammen, die aus der oberen Schicht brennbaren Gases
austreten, findet sich infolgedessen fast gar kein freier Sauerstoff mehr vor.
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i i. Durch Verstärken der Luftzufuhr über die zur Verbrennung erforderlichen
Menge kann inan eine außerordentlich starke oxydierende Wirkung erhalten, denn da
die strahlende Wärme der Stichflamme von dein Gas nicht durchgelassen wird, muß
sie sich dem Luftstrahl mitteilen, der daher an der Flaminenspitze eine außerordentlich
hohe Temperatur erreicht. Diese ermöglicht in den meisten Fällen die Ausnutzung
seiner oxydierenden Eigenschaft.
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C)ie Zeichnung stellt einige --'£usführunasforrntn von nach dem '\-erfahren
arbeitender. U )fen Iar.
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Abb. i ist ein senkrechter Längsschnitt durch einen Schmelzofen, Ahb.2
ein gleicher Schnitt durch einen Wärmeofen, Abb.3 ein Querschnitt nach A-B der Abb.2.
Abb.4 ein Querschnitt durch einen Ofen zum Glühen von Röhren oder Stangen.
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Der Schmelzofen nach Abb. i besitzt einen Herd i, der von einem mit
einer großen Anzahl von Löchern 3 versehenen Gewölbe überdeckt ist. Die Löcher verbinden
den Herdrauen 4' mit einer Kammer 5, durch die in der Richtung der Pfeile d die
in einem Rekuperator 6 erhitzte Luft einströmt. Das aus eineng Gaserzeuger ; kommende
Heizgas tritt in der Richtung des Pfeiles b an einem Ende des Herdraums .I unter
das Gewölbe 2. Hier breitet es sich in einer Schicht aus, durch die die aus den
Löchern 3 kommenden Luftstrahlen hindurchgehen und ein gegen den Herd i gerichtetes
Bündel von Stichiflanlnlen erzeugen. Die Abgase ziehen am anderen Ofenende in der
Richtung des Pfeiles c ab. In dein dargestellten Ausführuligsbeispiel ;reht ein
Teil derselben in der Pfeilrichtuil" d-unmittelbar zurr Schornstein oder besser
zii irgendwelchen Hilfsvorrichtungen, die die in
ihnen enthalirtie
Wärme ausinitzett, wiiliretirl eilt anderer Teil in der Richtung dc.s 1'feilcs e
durch den Relmperator 6 geht.
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Zur Einstellung einer laii-sainen Gaszufuhr befinden sich im Gaskanal
eitler oder mehren-Schielfer 8, ebenso wird der Abzug der _'111grise durch Schielfer
9 geregelt. Die Regelung erfolgt so, daß der I--lerdrauni d. nicht unter @clfornsteiiiziig
steht. Letzterer dient nur dazu, die Abgase einfach abzusaugen. .Letztere
wandern langsam durch den Herdraum unter km l:influß .les Druckes Irr @tän:Lien
Zufuhr von Gas und Verbrennungsluft.
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Es versteht sich von selbst, claß die Züge, die die Abgase zum Fuchs
leiten, der sie weiter und schließlich zum Schornstein führte, @-öllig wagerecht
liegen können statt senkrecht, wie in einigen der gezeichneten Ausführungsbeispiele,
und daß der geringe aber notwendige Überdruck im Herdraum entweder durch besondere
Anordnung der Off nungen. der Züge und des Rekuperators oder mittels der Schieber
oder auf sonstige Weise erhalten werden kann, aber stets dadurch, daß inan der Absaugung
der Abgase einen regelbaren Widerstand entgegensetzt. Sobald die Abgase durch die
Ausströmungszüge den Herdraum verlassen halfen, können sie von Überdruck auf Unterdruck
übergehen, ohne daß der Zustand im Innern des Herdraums durch den außerhalb desselben
herrschenden Zustand beeinflußt wird.
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In dem Ausführungsbeispiel nach Alb. z und 3 ist das Gewölbe ebenfalls
mit einer sehr . großen Anzahl von Löchern 3 versehen, durch die die der Kammer
5 zugeführte erhitzte Luft einströmt. Die durch die Pfeile a dargestellten Luftstrahlen
durchdringen die Schicht des Heizgases, das am oberen Teile der einen Seitenwand
in der Richtung des Pfeiles b eintritt, und bilden ein Bündel von Stichflammen,
das gegen den Herd i und die auf ihm befindlichen Gegenstände gerichtet ist, die
von allen Seiten von den Flammen bestrichen werden. Durch die Züge io gehen die
Abgase in der Richtung der Pfeile c zum Rekuperator. Durch den Fuchs r r werden
sie in den Schornstein -eführt, der auch hier -wieder keinen Zug auf Gien Herdgattin
4. ausüben darf. In diesem muß ein t:'berdruck herrschen, und das Heizgrts darf
sich nur langsam vorwärts bewegen.
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Das Absaugen der AIfgase außerhalb des Herdraums kann an deni der
Gaszuführung ent"cgetigcsetzten Fride cles Ofens vor sich gclieii. je nach der Bauart
des Ofens unrl Gleit Anordnungen des Betriebs kann es alter auch V(rii Vorteil sein,
das Heizgas in langsamem. rali#'.:;cnt un lleiclt.:n@il.li@ent Strome Lurch i ifinungen
]in olleren Teil einer oder heiler @citcn-vünrie eintreten zu @@SSeti
und das Abgas entweder unten an einem Ende des Ofens oder am unteren Teil
der einen oder (leg andurcn Seitenwand oder an zwei Wänden abzuführen.
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I i1 (lein in Abl). d. irti' Querschnitt dargestellten .Ausführungsbeispiel
ist (las Gewölbe 2 ehenf alls wieder von einer großen Anzahl von Löcherst 3 durchbrochen,
jedoch nur auf einer Längsseite cles Herdes. Auf diese Weise kann ntan in einem
Ofen von sehr großer Länge Rohre oder Stangen über ihre ganze Länge gleichmäßig
erhitzen. Während die eine Seite X des Ofens auf die erforderliche Höchsttemperatur
gebracht wird, bleibt die andere Seite Y verhältnismäßig kühl. da sie nicht unmittelbar
von den Stichflammen beheizt -wird. Der Abzug c für die Abgase zum Rekuperator liegt
hier an derselben Seite wie der Einlaß b des Heizgases. Durch "Lüge 12 strömen die
Abgase entweder vollständig oder teilweise in den Rekuperator C, ebenso -wie bei
Abb. i. Die Regelung des Druckes im Herdraun' 4 geschieht in der gleichen Weise
-wie -bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen.
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Die beschriebene Anordnung ist sinngemäß mit der gleichen Wirkung
aucli bei senkrechten Öfen anwendbar. .