DE3739073A1 - Brennofen fuer keramikmaterialien wie fliesen und aehnliches - Google Patents

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet ein Brennofen für Keramikmaterialien wie Fliesen und ähnliches.

Besonders, jedoch nicht ausschliesslich, findet dieser nützli­ che Anwendung bei Schnellbrennverfahren von Keramikmateria­ lien, insbesondere von Fliesen. Die bekannten Schnellbrennver­ fahren von Keramikfliesen werden unter Verwendung von Rollen­ durchlauföfen durchgeführt, wobei das Material beim Durchlau­ fen derselben einen Brennzyklus erfährt. Tatsächlich wird bei Durchwärmung in diesen Öfen eine genaue Verteilung der Tempe­ ratur entlang der Längsachse des Ofens von der Eintrittsöff­ nung bis zur Austrittsöffnung erreicht, die durch eine konti­ nuierliche Kurve darstellbar ist.

In dieser ist wie folgt erkennbar: Ein erster, ansteigender Abschnitt, ein Zwischenabschnitt, in dem die Höchsttemperatur erreicht wird, und ein absteigender Abschnitt. Das den Ofen durchlaufende Material wird somit allmählich während des Auf­ heizens zunehmenden Temperaturen ausgesetzt, bis der Bereich der Höchsttemperatur erreicht ist, um dann mit einer gewissen Abstufung einer Kühlwirkung unterzogen zu werden. Praktisch trifft man entlang dem Verlauf des Ofens von der Eintrittsöff­ nung bis zur Austrittsöffnung auf Zonen, in denen Wärmeenergie auf das Keramikmaterial übertragen wird, die von Zonen gefolgt sind, in denen dagegen die Wärmeenergie aus dem Material selbst abgezogen wird. Das allgemein angewandte System, um diesen Wärmeaustausch in den Rollendurchlauföfen durchzufüh­ ren, besteht in der Nutzung eines Austausches, der hauptsäch­ lich auf der Übertragung durch Konvektion beruht und durch das Vorhandensein von zwei ununterbrochenen, im Gegenstrom flies­ senden Strömungen gekennzeichnet ist: Das zu brennende Kera­ mikmaterial, das von der Eintrittsöffnung her auf der Rollen­ transportfläche der Brennzone zugeführt wird, und der heisse Rauch, der dagegen statt der Brennzone dem Abzug zuströmt.

Um eine ganz bestimmte Brennkurve zu erreichen, wird dann mit dem Zuführen von Energie auf unterschiedlichen Wärmestufen fortgefahren, um auf einer bestimmten Strecke die Wirkung des Gegenstroms zu unterbrechen mit dem Zweck, einen gewissen Teil des Ofens auf gleichbleibender Temperatur zu halten (in dem die chemisch-physischen Reaktionen erfolgen, die den eigentli­ chen Brennprozess auslösen).

Ein solches Aufheizsystem bringt Nachteile mit sich, die sich daraus ergeben, dass das Material in dem Ofen weiterläuft, wo­ bei es auf Rauch von unterschiedlichen Temperaturen und Strö­ mungen von verschiedenen Geschwindigkeiten trifft, die es nur sehr ungefähr gleichmässig berühren.

Ein weiterer Nachteil, der sich bei diesen Ofentypen zeigt, ist der, dass während des Brennvorgangs die Durchführung ande­ rer notwendiger Behandlungen, wie zum Beispiel besonders gere­ gelte Schutzatmosphären, nicht möglich sind.

Die vorliegende Erfindung, so wie sie durch die Patentansprü­ che gekennzeichnet ist, hat zum Zweck, die vorstehend erwähn­ ten Nachteile und Unvollständigkeiten der bekannten Technik zu vermeiden.

Ein weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung ist der, einen Rollenofen herzustellen, der aus einer Reihe von Behandlungs­ einheiten besteht, die zahlenmässig soviele sind wie die typi­ schen, zum Brennen vorgesehenen Wärmestufen, und die im we­ sentlichen aus voneinander mechanisch und thermisch unabhängi­ gen Bausteinen bestehen, so dass sie sich nicht gegenseitig beeinflussen.

Weitere Eigenschaften der vorliegenden Erfindung gehen deutli­ cher aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung einiger vorgezogener, jedoch nicht ausschliesslicher Verwirklichungs­ formen der Erfindung selbst hervor, die rein als Beispiel und nicht begrenzend in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind, von denen

• - Abb. 1 einen schematischen Längsschnitt nach einer vertika­ len Ebene eines Brennofens in Ubereinstimmung mit der Erfin­ dung zeigt;
• - Abb. 2 zeigt das Beispiel einer Brennkurve, die mit Hilfe des Brennofenplans aus Abbildung 1 hergestellt wurde;
• - Abb. 3 zeigt in vergrösserter Form eine Zone des Brennofens aus Abbildung 1.

Unter Bezugnahme auf die erwähnten Abbildungen ist mit (1) insgesamt ein Schnellbrennofen für Keramikfliesen (8) bezeich­ net, der eine Reihe von Behandlungsbereichen oder -zonen ent­ hält, die aufeinanderfolgend angeordnet und durch ein Trans­ portsystem miteinander verbunden sind, das aus einem Rollen­ transportband (6) besteht, welches eine Anzahl von angetriebe­ nen und nebeneinander angeordneten Rollen (7) mit parallelen Achsen enthält, die eine Transportfläche bilden. Jede dieser Behandlungszonen ist für den zu berücksichtigenden Brennzyk­ lus durch eine ganz bestimmte Temperaturstufe gekennzeichnet, die aus dem Diagramm in Abbildung 2 ersehen werden kann, in dem je nach der Länge (L) des Ofens, die in Abzissen darge­ stellt ist, in Ordinaten die Temperaturstufen (T) angegeben sind. Jede Zone, die durch die bestimmte Temperaturstufe fest­ gestellt wird, ist von den anderen getrennt und besteht aus wenigstens einem "Baustein", der insgesamt mit (12) bezeichnet und in Abbildung 3 dargestellt ist. Die Bewegungsrichtung des Vorschubs der Fliesen (8) im Inneren des Ofens und folglich auch im Inneren des Bausteins oder der Behandlungszone (12) wird durch den Pfeil (21) angezeigt. Den auf dem Rollentrans­ portband (6) im Inneren des Bausteins (12) vorhandenen Fliesen wird Wärmeenergie übertragen, und zwar durch Ausstrahlung mit Hilfe von Strahlungsflächen, die in bestimmten Abständen ober­ halb und unterhalb der von den Rollen (7) gebildeten Trans­ portfläche angeordnet sind. Diese Strahlungsflächen werden aus aufeinanderfolgend angeordneten und durch sehr hohe Leitfähig­ keit und Abgabekoeffizienten, auch bei niedrigen Temperaturen, gekennzeichnete Ausstrahlungsplatten (13) gebildet.

Die Platten (13) werden auf der Seite aufgeheizt, die der Ab­ gabefläche, also der dem Rollentransportband (6) zugewandten entgegengesetzt liegt, und zwar durch Brenner, deren Rauch die Oberflächen der genannten entgegengesetzt liegenden Seite im Inneren von Kammern oder Zwischenräumen (14) und (15) berührt, die von der Kammer (16), welche die eigentliche Behandlungszo­ ne bildet, hermetisch abgeschlossen sind.

So erfolgt in den Kammern (14) und (15) die Wärmeübertragung zum Teil durch Ausstrahlung und zum Teil durch Konvektion durch Wirkung des heissen, von den Brennern (17) erzeugten Rauchs, während sie in der eigentlichen Behandlungskammer (16) durch Ausstrahlung zwischen den Abgabeflächen der Platten (13) und den Keramikfliesen (8) erfolgt. Um im Inneren der Kammern (14) und (15) die Voraussetzungen für den Wärmeaustausch zwi­ schen dem heissen Rauch und den Platten (13) zu begünstigen, werden die Flächen letzterer, die mit dem Rauch in Berührung kommen, so hergestellt, dass sehr hohe Koeffizienten für den Wärmeaustausch erreicht werden. Im Inneren der Kammer (16) ist die Luftzirkulierung praktisch gleich Null. Dadurch ist es möglich, das Überschneiden mit den angrenzenden Kammern zu vermeiden.

Die Kammer (16) ist in der Tat von der vorangehenden Kammer wie auch von der nachfolgenden in der durch den Pfeil ange­ deuteten Vorschubrichtung durch schmale Luftkammern oder An­ saughauben (28) und (29) getrennt, welche mit einem leichten Unterdruck zwischen der als Baustein (12) bezeichneten Behand­ lungszone und den angrenzenden Zonen dicht an der Transport­ fläche des Rollentransportbandes (6) arbeiten.

Insbesondere ist die Trennung zwischen den aneinandergrenzen­ den Behandlungszonen unterhalb der Rollen (7) durch die Wände (41) total und oberhalb der Rollen (7) partial durch die Wände (40), da die Stärke der Fliesen (8) abgerechnet werden muss.

Die Öffnung, durch welche eine jede Zone mit der angrenzenden Zone verbunden ist, ausreichend, um den Durchlauf der Fliesen während des schnellen Weiterleitens letzterer von einer Zone in die andere zu gewährleisten, ist praktisch durch den leich­ ten Unterdruck verschlossen, der durch die Hauben oder Luft­ kammern (28) und (29) erzeugt wird.

Die durch die Luftkammern (2 B) und (29) abgezogene Wärmeener­ gie wird zusammen mit der aus den Kammern (14) und (15) abge­ zogenen Wärmeenergie des Rauchs in Auffangvorrichtungen (22) und (23) wiedergewonnen und zur Speisung der Brenner (17) be­ nutzt.

Auf diese Weise ist die Trennung zwischen einer jeden Behand­ lungskammer und der unmittelbar angrenzenden solche, dass ohne Überschneidungserscheinungen ein Temperaturstufenunterschied zwischen den beiden Kammern von mehreren hundert Grad C ge­ währleistet wird.

Dies ermöglicht die Verwirklichung von schnellen Brennzyklen, in denen vorgesehen ist, dass das zu brennende Material einer gewissen Anzahl von Temperatursprüngen unterzogen wird, von denen jeder von einer Verweilphase gefolgt sein kann, die in schneller Aufeinanderfolge angeordnet sind.

Dies ermöglicht ausserdem auch die Bestimmung von einer oder mehreren Zonen oder Bausteinen für die Behandlung mit geregel­ ter Atmosphäre.

Für die Abkühlwirkung können gleichartige Bausteine verwendet werden, in denen natürlich keine Brenner (17) arbeiten und die Richtung des Wärmeaustausches umgekehrt ist, das heisst von den heissen Fliesen (8) zu den Platten (13) die hier eine em­ pfindlich niedrigere Temperatur haben.

Bei anderen Verwirklichungsformen können die Behandlungsberei­ che oder -zonen des Brennofens, die im einzelnen durch den mit (12) bezeichneten Baustein beschrieben sind, so aufeinander­ folgend angeordnet sein, dass sie sich nicht als getrennt er­ weisen, sondern in direkter und freier Verbindung miteinander stehen.

Natürlich können an der Erfindung zahlreiche Änderungen prak­ tischer Art in den Konstruktionsdetails angebracht werden, ohne jedoch aus dem beanspruchten Schutzbereich der erfinderi­ schen Idee herauszugehen.

Claims (6)

1. Brennofen für Keramikmaterialien wie Fliesen und ähnli­ ches, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Reihe von Behand­ lungsbereichen oder -zonen enthält, die aufeinanderfolgend an­ geordnet und miteinander verbunden sind, und zwar durch ein Transportsystem, das dazu dient, sehr schnell das zu brennende Material von einer Zone in die andere weiterzuleiten, wobei vorgesehen ist, dass die Wärmeenergie durch Ausstrahlung zwi­ schen den Wänden der Zonen und dem zu brennenden Material übertragen und ausgetauscht wird.

2. Brennofen nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Transportsystem ein Rollentransportband (6) enthält, welches eine Anzahl von angetriebenen Rollen (7) mit parallelen Achsen aufweist, wobei die Wärmeübertragung durch Ausstrahlung mit Hilfe von Strahlungsflächen hergestellt wird, die in bestimmten Abständen oberhalb und unterhalb der aus den Rollen (7) gebildeten Transportfläche angeordnet sind.

3. Brennofen nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Strahlungsflächen aus Ausstrahlungsplatten (13) gebildet werden, die aufeinanderfolgend angeordnet und durch sehr hohe thermische Leitfähigkeit und Abgabekoeffizien­ ten gekennzeichnet sind, auch bei niedrigen Temperaturen.

4. Brennofen nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausstrahlungsplatten (13) auf der Seite aufgeheizt werden, die auf der anderen Seite der Abgabeflächen, die der genannten Rollenfläche (7) zugewandt sind, liegen, und zwar durch Brenner (17), deren Rauch die Oberfläche der genannten entgegenliegenden Seite im Inneren einer durch die Platten (13) von dem Behandlungsbereich oder -zone (16) des Ofens (1) getrennten Kammer oder eines Zwischenraums (14) und (15) be­ rührt.

5. Brennofen nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Behandlungsbereiche oder -zonen (16) von­ einander durch quer zu der Vorschubrichtung des Rollentrans­ portbandes (16) liegende Wände getrennt sind, welche Öffnungen von einer ausreichenden Weite aufweisen, um den Durchlauf des zu brennenden Materials zu ermöglichen, und entsprechend zu denen schmale Abzugshauben oder Luftkammern (28) und (29) angeordnet sind, die dicht an der Transportfläche des genann­ ten Rollentransportbandes (6) mit einem leichten Unterdruck zwischen den beiden, durch sie getrennten Zonen (16) des Ofens arbeiten.

6. Brennofen nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Behandlungsbereiche oder -zonen (16) auf­ einanderfolgend in direkter und freier Verbindung miteinander angeordnet sind.