DE3835362A1 - Vorrichtung zur steuerung von gasimpulsbrennern eines tunnelofens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Steuerung von Gasimpulsbrennern eines Tunnelofens, welche jeweils mehrere Gasimpulsbrenner, d. h. Gasbrenner mit zyklisch geschalteter Gaszufuhr, in vorbestimmtem Takt in Funktion schaltet.

Eine derartige Vorrichtung ist in der Praxis bekannt geworden, und zwar durch die Gasimpulsbrennersteuerungsanlagen, die von der KELLER-Firmengruppe aus Ibbenbüren-Laggenbeck vertrieben wurden. Dabei erfolgt die Gas-Impulssteuerung durch Einschal­ tung einer gewissen Zeit, in welcher die jeweiligen Gasimpuls­ brenner mit Gas versorgt werden, wobei jeder Gasimpulsbrenner mit zwei Druckstufen - somit mit der Flammenspitze mehr oder weniger weit in den Tunnelofenquerschnitt hereinreichend - betreibbar ist und die Druckstufen-Schaltung automatisch ge­ steuert werden kann. Nachteilig ist noch, daß unter gewissen Bedingungen größere Flexibilität und/oder individuellere Ein­ stellbarkeit der Brennerleitung zwar wünschenswert wäre, jedoch systembedingt nicht immer zufriedenstellend sowie manch­ mal umständlich und/oder zeitraubend ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Gasimpulsbrennersteuerung für Tunnelöfen zu schaffen, die auf einfache Weise eine individuelle Einstellung der erforderlichen Parameter ermöglicht und dabei eine rückwirkungsfreie, d. h. von anderen Parametern unabhängige, Einstellung möglich ist.

Dies wird durch eine Vorrichtung gemäß der Kennzeichnung des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist eine einfache und zeitsparende Einstellung der jeweils erforderlichen Leistung an einzelnen Gasimpulsbrennern möglich. Von besonderem Vorteil ist, daß bei vorgegebener Leistung die Brennqualität besatzhöhenabhängig ein­ stellbar ist.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar­ gestellt und wird im folgenden näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf einen Ausschnitt der Brennzone eines Tunnelofens, mit gruppenweise zusammengefaßten Gasimpulsbrennern, die jeweils mit einem Elektromagnetventil ausgestattet sind, und

Fig. 2 eine schematische Übersicht der Schaltglieder-Anordnung einer jeden Brennergruppe.

Ein erfindungsgemäßer Tunnelofen 1 ist insbesondere zum Brennen von keramischen Erzeugnissen vorgesehen und in der Brennzone mit mehreren Brennergruppen ausgestattet.

Jede Brennergruppe umfaßt eine Vielzahl, beispielsweise max. 15, Gasimpulsbrenner (2). Diese Gasimpulsbrenner (2) einer jeden Brennergruppe sind vorzugsweise von oben her wirkend am Tunnelofen 1 angeordnet. In bevorzugter Weise sind die Gasim­ pulsbrenner (2) in der Art gemäß DBP 35 13 820 ausgeführt, d. h. mit einer Gaszufuhr und einer Luftzufuhr ausgestattet, so daß zwischen den Gasimpulsstößen Luft durch den Lanzenkörper drück­ bar ist. Die Brenneranlage kann zum reduzierenden Brennen vorge­ sehen sein.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, kann von einer Gasleitung (3) unter Zwischenschaltung jeweils eines Gaszufuhr-Hauptventils (4) eine mit 5 bezifferte Hauptgasleitung für jede Brennergruppe abzweigen.

In bevorzugter Weise erstrecken sich die einzelnen Gasimpuls­ brenner (2) einer jeden Brennergruppe beidseitig dieser Haupt­ gasleitung (5). Außerdem können sie in der Breitenrichtung des Tunnelofens (1) betrachtet gegeneinander versetzt sein (vgl. Fig. 1).

Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, sind sämtliche Funktionssteuer­ elemente einer Gasimpulsbrennerbaugruppe an einem Anschluß und Einstellgerät (6) angeschlossen, von welchem ein mehradriges, vorzugsweise 10-adriges Kabel (7) zu einer Reglereinheit (8) führt.

Während die Reglereinheit (8) im großen Abstand (ggf. 100 m und mehr) vom Tunnelofen (1) entfernt angeordnet sein kann, befindet sich das Anschluß- und Einstellgerät (6) vorteilhafterweise in der Nähe der jeweiligen Brennergruppe, so daß nur kurze Wege von diesem Anschluß- und Einstellgerät zu den einzelnen Gasimpuls­ brennern vorhanden sind. Das Anschluß- und Einstellgerät (6) kann mit geringem Abstand neben den Tunnelofen (1) oder sogar oberhalb desselben angeordnet sein.

Die einzelnen Gasventile sind elektrisch, insbesondere mittels Elektromagnetventil, schaltbar.

Entsprechend Fig. 2 sind am Anschluß- und Einstellgerät die Elektromagnetventile von einem Hauptventil (4), einem Ventil (9) zur Schaltung der 2. Druckstufe der Gasimpulsbrenner (2), ggf. einem Spülluftventil (10) sowie ggf. einem Reduktionsventil (11) angeschlossen. Außerdem ist ein Druckwächter (12) am Anschluß­ und Einstellgerät (6) angeschlossen.

Jedes Anschluß- und Einstellgerät (6) ist in einem stabilen Gehäuse mit getrennt zugänglichem Anschlußraum eingebaut. Alle für den Betrieb erforderlichen Einstell- und Signalelemente sind übersichtlich und vorteilhafterweise anwenderfreundlich auf der Frontplatte hinter einem Sichtfenster angeordnet.

Die Konfigurationsschalter, die nur bei Inbetriebnahme einer Brennergruppe einzustellen sind, befinden sich vorzugsweise im Innefen des Gerätes (6). Eine übersichtliche Anordnung und gute Einstellbarkeit ist auch hier gegeben. Konkret handelt es sich um die Einstellung der Brenneranzahl der Gruppe und der Freigabe jedes an der Reduktion beteiligtem Gasimpulsbrenners (2). Die erforder­ liche Elektronik ist vorzugsweise auf 3 Platinen untergebracht:

• 1. Bedieneinheit für Zeiten, Impulse und Anzeigen,
• 2. Zentraleinheit mit Mikroprozeßor und
• 3. Die Ein- und Ausgabeeinheit mit Klemmenleiste.

Die Brennersteuerung einer jeden Gasimpulsbrennergruppe ist als kompakte Steuereinheit im mit 6 bezifferten Anschluß- und Einstell­ gerät untergebracht. Die Steuereinheit schaltet bis zu 15 Gasimpuls­ brenner (2) nacheinander ein. Jeder Gasimpulsbrenner (2) bleibt für eine aus vorgewählter Impulszahl und Brennereinschaltdauer errechneten Zeit eingeschaltet. Ober den Ofenquerschnitt kann ein beliebiges Flammenprofil eingestellt werden. Die Brennerleistung ist unabhängig von der eingestellten Impulszahl pro Minute. Bei fest vorgewählter Brennerleistung kann mittels Impulszahl/Minute die Flamme besatzhöhen­ abhängig eingestellt werden. Die Abhängigkeit der Brennerleistung vom Druck (Flamme oben bzw. unten) wird über einen Faktor für den niedri­ geren Druck ausgeglichen. Die Einstellung der Brennergruppe ist sehr einfach, weil die Einzeleinstellungen weitgehend rückwirkungsfrei durchgeführt werden können. Mit der erfindungsgemäßen Steuereinheit läßt sich eine optimale Vergleichmäßigung des Feuers in der Tunnel­ ofen-Brennzone erreichen.

In jeder Brennergruppe befindet sich ein Temperaturfühler (Thermo­ element oder optisches Pyrometer) für einen Zweipunktregler. Dieser schaltet die Steuereinheit des mit 6 bezifferten Gerätes mit einem langsamen Puls/Pausenverhältnis ein und aus. Damit wird die gewünschte Temperatur in der Brennzone geregelt.

In der Aus-Periode sind alle Gasimpulsbrenner (2) einer Brenner­ gruppe ausgeschaltet. In der Ein-Periode werden die Brenner impuls­ mäßig und optimal geschaltet. Eine Besonderheit der Steuerungsvor­ richtung besteht darin, daß die Einschaltdauer eines jeden Gas­ impulsbrenners (2) als ein Bruchteil eines Schaltteil-Intervalls geschaltet wird und regelbar ist. Ein weiteres besonderes Merkmal ist, daß zumindest einige der Gasimpulsbrenner (2) mit mindestens 2 Stufen betreibbar und dabei die Schaltzeit und/oder Frequenz der Gaszufuhr gesondert regelbar sind.

Ein weiteres auszeichnendes Merkmal der Steuerungsschaltung (nicht dargestellt, jedoch von dem zuständigen Fachmann aufgrund der Funktionsbeschreibung nachvollziehbar) ist, daß zumindest einige, vorzugsweise alle Gasimpulsbrenner einer Brennergruppe mit mindestens 2 Druckstufen betreibbar sind und die Einschaltdauer derselben in einer Druckstufe mittels eines Faktors - d. h. einer prozentualen Veränderungsgröße - veränderbar ist; in besonders bevorzugter Weise ist eine Schaltungsanordnung vorhanden, wonach die Einschaltdauer in der niedrigen Druckstufe verlängerbar ist. Es kann eine Zeiteinstellung für Druckstufe 1 und Druckstufe 2 vorgesehen sein, so daß die Brenndauer im oberen und im unteren Brennbereich getrennt einstellbar ist.

Die Steuerungsschaltung ist derart aufgebaut, daß für die optimale Einstellung des geometrischen Flammenbildes verschiedene Einstell­ parameter vorgesehen sind:

• 1. Nach Einschalten des Gasimpulsbrenner-Magnetventils strömt das Gas mit hoher Geschwindigkeit in den Ofenraum und zündet selbst­ tätig. Vom Brennermundstück aus entwickelt sich die Flamme bis zu einer bestimmten Besatztiefe. Diese Tiefe ist durch den Gasdruck P 1 oder P 2 einstellbar.
• 2. Mit der Impulszahl/Minute wird die Charakteristik der Flamme über die Brenntiefe eingestellt. Sobald die Flamme die Brenn­ tiefe erreicht hat, stellt sich ein stationärer Zustand ein. Wenn in diesem Moment die Gaszufuhr unterbrochen wird, fällt die Flamme in sich zusammen. Der zeitliche Verlauf der Auf- und Abklingphase erfolgt nach einer e-Funktion. Bei herkömmlichen Öfen ist bei ca. 120 Impulsen/Minute dieser Grenzwert erreicht. Geringe Impulszahlen bedeuten eine längere Verweildauer im stationären Flammenzustand und dadurch eine längere Energiezu­ fuhr im unteren Bereich der Flamme.
• 3. Die Einstellung gemäß Punkt 2 ist für beide Druckstufen getrennt einstellbar.
• 4. Da bei geringem Druck (Flamme oben) weniger Gas ausströmt, kann über den erwähnten "Faktor" die Energie angepaßt werden - hierzu muß lediglich der Faktor-Regler betätigt, insbesondere verdreht werden.
• 5. Die Brenndauer im oberen und im unteren Brennbereich ist getrennt einstellbar.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Steuerung von Gasimpulsbrennern eines Tunnel­ ofens, welche jeweils mehrere Gasimpulsbrenner, d. h. Gasbrenner mit zyklisch geschalteter Gaszufuhr, in vorbestimmbarem Takt in Fuktion schaltet, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltdauer eines jeden Gas­ impulsbrenners (2) als ein Bruchteil eines Schaltteil-Intervalls geschaltet wird und regelbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der Gasimpulsbrenner (2) mit mindestens zwei Druckstufen (P 1, P 2) betreibbar und dabei die Schaltzeit und/oder Frequenz der Gaszufuhr gesondert regelbar sind.

3. Vorrichtung insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige Gasimpulsbrenner (2) mit mindestens zwei Druckstufen (P 1, P 2) betreibbar sind, wobei die Einschaltdauer derselben in einer Druckstufe mittels eines einstellbaren Faktors - d. h. einer prozentualen Veränderungsgröße - veränderbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Schal­ tungsanordnung, wonach die Einschaltdauer der mit mindestens zwei Druckstufen (P 1, P 2) betreibbaren Gasimpulsbrenner (2) in der niedrigen Druckstufe verlängert ist.

5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Gasimpulsbrenner (2) gruppenweise zusammengefaßt sind und jede Brennergruppe an einem Anschluß­ und Einstellgerät (6) angeschlossen ist, von welchem ein mehr­ adriges Kabel (7) zu einer Reglereinheit (8) führt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschluß- und Einstellgerät (6) sämtliche Funktionssteuerelemente für eine Gasimpulsbrennergruppe umfaßt.

7. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschluß- und Einstellgerät (6) jeder Brennergruppe in der Nähe dieser Brennergruppe angeordnet ist.