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Regenerativofen mit übereinander angeordneten Schalen zur Aufnahme
des Brennstoffs. Erfindungsgegenstand ist eine Feuerungsanlage für Ofen, besonders
Metallschmelzöfen (z. B. Stahl) mit Beheizung durch flüssige oder feste Kohlenwasserstoffe,
wie Schweröle des Petroleums, Schiefers, Teers usf. Der wesentliche Unterschied
gegenüber bekannten Feuerungsanlagen mit flüssigen Kohlenwasserstoffen besteht in
der Vermeidung jeglicher Brennstoffzerstäubung im Feuerungsherde selbst. Vielmehr
werden die Kohlenwasserstoffe vor ihrer
Zuleitung zur Heizstelle
vergast, wie bei den bekannten Gaserzeugern.
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Die Feuerungsanlage besteht aus einem Mauermassiv mit zwei getrennten
Kanälen. In der Vorderwand des Massivs sind ein oder mehrere Kammern angeordnet.
die in dem einen der Kanäle münden und von welchem eine jede eine den Brennstoff
aufnehmende, herausziehbare Pfanne enthält. Eine jede Kammer ist durch Klappe luftknapp
abschließbar, so daß der Kohlenwasserstoff nur langsam und unvollkommen mit rauchender
Flamme brennt (schwelt).
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Im zweiten Kanal kreist (z. B. in einem Wärmespeicher) vorerhitzte
Frischluft. Beide Kanäle münden getrennt im Feuerherd oder einer diesem vorgeschalteten
Verbrennungskammer. Der in den Pfannen enthaltene, einmal entzündete Kohlenwasserstoff
entwickelt unter rauchender Flamme Kohlenwasserstoffdämpfe, welche durch einen der
Kanäle zur Feuerstelle gelangen. Dort mischen sie sich mit der durch den zweiten
Kanal eingeführten Frischluft. Dadurch findet eine vollständige Verbrennung der
Kohlenwasserstoffdämpfe unter Erzeugung der gewünschten Heiztemperatur für die Feuerstelle
statt.
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Die den Brennstoff (Kohlenwasserstoff) enthaltenden Pfannen werden
auf einer zwar zur Bildung der Kohlenwasserstoffdämpfe, jedoch nicht zur Zersetzung
derselben und damit zu einem beträchtlichen Niederschlag von Kohle ausreichenden
Temperatur gehalten.
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Die Feuerungsanlage nach der Erfindung ist in allen Fällen brauchbar
zur Erzielung hoher Temperaturen und zur Regelung des Hitzegrades je nach dem Verwendungszweck.
Man kann sie z. B. für den Metall-, Schmelz- und Frischprozeß, für die Herstellung
von Legierungen, die Glasfabrikation, die Keramische Industrie, für Heiz- und Backöfen
verwenden.
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Wegen des verwendbaren Brennstoffes kann man mit ihr Temperaturen
erreichen, die man mit Gasgeneratoren nur schwer erzeugen kann, noch dazu mit einer
bislang unbekannten Betriebssicherheit, Einfachheit und Ökonomie.
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Besonders eignet sich die Feuerungsanlage in Verbindung mit einem
besonderen Ofen für Metallschmelzung.
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Beispielsweise sei eine Ausführungsform der Erfindung in ihrer Anwendung
auf den besonderen neuen Metallschmelzofen im folgenden an Hand der Zeichnungen
erläutert.
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Abb. z zeigt in Perspektive die Gesamtanordnung der Feuerungsanlage,
Abb. 2 einen senkrechten Längsschnitt, Abb. 3 in vergrößertem Maßstabe einen senkrechten
Querschnitt nach Linie A-A der Abb. 2, Abb. q. in Stirnansicht die Brennstoffördereinrichtung
zu den Brennstoffpfannen. Die Feuerungsanlage besteht aus zwei säulenartigen Mauerpfeilern
a, a1 aus feuerfestem Stein, zwischen welchen der eigentliche, -weiter unten beschriebene
Ofen b angeordnet ist.
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Jeder Pfeiler enthält zwei Kanäle c, d bzw. cl, dl, die an
ihrem oberen Ende auf der Innenseite der Pfeiler münden.
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Auf der Stirnseite eines jeden der beiden Pfeiler sind übereinanderliegende
Kammern e, e1 (z. B. drei) vorgesehen, deren jede eine herausziehbare Schale oder
Pfanne f, f l für den flüssigen oder -festen Kohlenwasserstoff aufnimmt (Abb.
2 oder 3). Auf der Außenseite ist jede Kammer durch eine Klappe g, g1 aus Stahlblech
abgeschlossen, die um eine Horizontalachse 1a, hl schwenkbar ist. Nach dem Ofeninnern
zu münden die Kammern durch Öffnungen i, il in die Sammelkanäle c, cl, welche die
Gase nach der Verbrennungsstelle (dem Ofenherd) leiten.
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Die Kanäle d, dl der Pfeiler a, a1 dienen abwechselnd
für die Zuführung der Zusatzluft, durch welche die vollständige Verbrennung der
Kohlenwasserstoffdämpfe aus den Kanälen c, cl herbeigeführt wird und zur Ableitung
der Verbrennungsgase.
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Die beiden Kanäle d, dl stehen mit zwei Wärmesammlern j, j1, die wärmespeicherndes
Steinwerk enthalten, in Verbindung. Am oberen Ende der symmetrisch angeordneten
Wärmesammler münden die Kanäle d, dl, an ihrem unteren Ende ist ein Umschaltventil
k gelagert, das einmal nach der Atmosphäre, das andere Mal nach dem Kaminkanal in
Verbindung herstellt.
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Die Speisung der Pfannen f, f1 findet bei Benutzung flüssigen Brennstoffs
durch einen Hochbehälter o statt, mit einer der Zahl der Pfannen entsprechenden
Zahl von Hähnen und trichterförmig unterhalb der Hähne erweiterter Leitungsrohre
q von genügend großem Querschnitt und geringem Durchflußwiderstand.
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Der besondere Metallschmelzofen zwischen den Pfeilern a, a1 besteht
aus einem Blechmantel mit feuerfester Steinauskleidung, die im unteren Teile die
Herdsohle, im oberen Teile das Herdgewölbe bildet. An den offenen Stirnseiten steht
der Ofen mit den Kanälen c, cl, d, dl der Pfeiler a, a1 in freier Verbindung.
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Der Ofen ist auf einem Wagenunterbau fahrbar, kann also zwischen den
Pfeilern nach vor-und rückwärts verschoben werden.
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Die Wirkungsweise der Anlage ist die folgende In der Stellung des
Umschaltventils k nach Abb. 2 und unter der Voraussetzung, daß der Ofen schon angewärmt
ist, die Pfannen mit Brennstoff beschickt sind, erwärmt sich der Brennstoff -falls
er fest ist, durch Leitung -und kann leicht entzündet werden. Er brennt mit rußiger
Flamme langsam und mit geringer Wärmeerzeugung, die jedoch genügt, eine zur
Erzeugung
der Kohlenwasserstoffdämpfe ausreichende Temperatur zu unterhalten.
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Die Außenluft, welche durch die Fugen der Klappen g in die Kammern
e eintritt, verhindert, daß die Temperatur im Innern dieser Kammern eine Höhe erreicht,
bei welcher eine wesentliche Zersetzung der Kohlenwasserstoffe und eine Niederschlagung
von Kohle, was ja einen Verlust bedeuten würde, erfolgt. Außerdem findet, da die
Luft durch die Fugen der Klappen g nur in geringer Menge einströmt, nur eine unvollkommene
Verbrennung statt, vergleichbar der Gaserzeugung in einem Olgasapparat.
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Der Rauch und die Kohlenwasserstoffdämpfe aus dieser unvollkommenen
Verbrennung und der Verdampfung des Kohlenwasserstoffes dringen durch die Offnungen
i in den Sammelkanal c und von da aus zur Feuerstelle des Ofens b. Hier stoßen sie
auf die Zusatzluft, die durch den Kanal d zugeleitet wird und beim Durchgang durch
den Wärmespeicher j erhitzt wurde. Es findet hierauf die vollständige Verbrennung
der Kohlenwasserstoffdämpfe statt mit einer Flamme von außerordentlich hoher Temperatur,
durch welche das Metall in der Herdsohle des Ofens b geschmolzen und dann verfeinert
wird.
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Die Verbrennungsgase entweichen aus. der Feuerstelle durch den Kanal
dl nach links, durchströmen den Wärmespeicher jl und geben den größten Teil ihrer
Wärme an das Steinwerk desselben ab. Von da aus strömen sie durch Ventil
k in den Kaminkanal n2.
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Nach Ablauf einer bestimmten Zeit, beispielsweise einer halben Stunde,
wird der Kreislauf der Luft und der Verbrennungsgase durch Umschaltung des Ventiles
k umgekehrt. Einige Minuten vor dieser Umschaltung hört man mit der Zuführung von
Brennstoff in der rechten Hälfte der Feuerungsanlage auf, damit im Augenblick der
Umschaltung kein Brennstoffüberschuß in den Pfannen f sich befindet.
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Im Augenblick der Umsteuerung werden die Pfannen f l der linken Hälfte
der Feuerungsanlage mit Brennstoff beschickt, welcher sich sehr schnell erhitzt
und selbst entzündet. In diesem Augenblick wird mittels Hebels kl Ventil k geschaltet.
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Von diesem Augenblick an kehrt sich der-Strömungsvorgang um. Die durch
Ventilsitz l angesaugte Luft erwärmt sich im linken Wärmespeicher jl. Die Flamme
durchströmt die Feuerstelle des Ofens b von links nach rechts, die verbrannten Gase
dagegen durchströmen den rechten Wärmespeicher f und geben ihm ihre Wärme ab. Die
Umschaltung der Luft und der Verbrennungsgase findet periodisch statt.
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Für die Inbetriebsetzung des Ofens, z. B. bei einer Neuanlage oder
nach einer Reparatur, ist es ausreichend, Holz auf dem Feuerherde zu verbrennen,
indem man von Zeit zu Zeit Ventil k umschaltet, um das Herdmassiv, die Kanäle und
die Wärmespeicher anzuwärmen. Sobald dies erfolgt ist, was 1a bis 15 Stunden dauert,
zündet man einen der Heizungsapparate (den linken oder den rechten) an, so daß der
Betrieb, wie oben geschildert, eingeleitet ist.
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Die Verbrennungsregelung erfolgt einerseits durch einen Schieber n,
der den Zug des Kamins drosselt, anderseits durch das Ventil h, welches die Zusatzluft
drosselt.
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Die beschriebene Feuerungsanlage kann auch für Ofen zum Brennen keramischer
Erzeugnisse, feuerfester Steine, Silikatsteine, Magnesitsteine; Kalksteine usf.
benutzt werden wegen der erreichbaren sehr hohen Temperaturen.
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LetzterenfalIs wird der Ofen selbst größer ausgeführt, mit ebener
Herdsohle fest angeordnet und mit seitlichen Türen o. dgl. versehen, zur Erleichterung
der Ofenbeschickung.
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Es sei hervorgehoben, daß die Erfindung sich nicht erschöpft in den
Ausführungsbeispielen, sondern daß j e nach dem Verwendungszweck Abänderungen vorgenommen
werden können. So kann man statt eines Feuerungsapparates auf jeder Seite der Feuerungsanlage
zwei solcher anordnen, einen in der vorderen, einen anderen in der hinteren Stirnfläche
des betreffenden Pfeilers.