DE4130126C2 - Tunnelofen in der Ziegelindustrie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Tunnelofen in der Ziegelindustrie zum Brennen keramischer Produkte mit in einer Linie in Transportrichtung der dicht hintereinander fahrenden Ofenwagen in einem Kanal gleichbleibenden Querschnitts aufeinanderfolgenden Vorwärm-, Brenn- und Kühlzonen, mit einer absperrungsfrei, aber im wesentlichen ohne fortlaufende Durchzugsluft betriebenen Brennzone und mit einem Bypass, der im Gegenstrom zur Transportrichtung der Ofenwagen strömende erhitzte Luft aus der Kühlzone um die Brennzone herum in die Vorwärmzone leitet, um die Rohlinge aufzuheizen.

Ein Tunnelofen dieser Art wird in der DE 39 18 585 C1 beschrieben. Bei Betrieb eines solchen zum Brennen von Ziegeln vorgesehenen Ofens können Energie gespart und die Umwelt geschont werden, wenn im Gegenstrom in der Kühlzone des Kanals erhitzte Luft vor dem Eintreffen in der Brennzone aus dem Kanal abgezogen und über einen Bypass an der Brennzone vorbei in die Vorwärmzone geblasen wird. Im Bekannten wird außerdem vorgesehen, die Luft aus der Vorwärmzone nach Abkühlung an den dort erwärmten Rohlingen über einen weiteren Bypass wieder vorbei an der Brennzone zur Kühlzone zurückzuleiten, so daß ein Luftkreislauf entsteht. Für den Betrieb und die Aufrechterhaltung des Kreislaufs werden Gebläse innerhalb der Bypässe benötigt. Das Gebläse, das sich in dem Bypass zwischen Kühlzone und Vorwärmzone befindet, wird durch die dort geförderte relativ heiße Luft erheblich belastet.

In der US-PS 47 67 320 (Sasaki et al) wird ein Rollenofen beschrieben, in dem in Transportrichtung der zu brennenden Produkte eine Vorwärmzone, eine Brennzone und eine Kühlzone aufeinanderfolgen. Zwischen den einzelnen Zonen und (innerhalb der Zonen) befinden sich Trennwände. Wegen der fest eingebauten Trennwände ist der bekannte Ofen als Tunnelofen in der Ziegelei nicht einsetzbar, da die zu brennenden Produkte im Tunnelofen auf hoch, bis zur Ofendecke, beladenen Ofenwagen transportiert werden. Ein Rollenofen dagegen kann mit Zwischenwänden ausgestattet werden, weil die zu brennenden Produkte dort einzeln nebeneinander auf Rollen transportiert werden. Die Durchlässe der Zwischenwände müssen lediglich so hoch sein, daß das einzelne Produkt ohne anzustoßen hindurchzufördern ist.

Die Bypässe in dem aus der genannten US-PS 47 67 320 bekannten Rollenofen müssen mit gesonderten Gebläsen ausgestattet werden, weil sonst wegen des im wesentlichen auch in der Brennzone freien Ofenquerschnitts ein durchzugsfreier Betrieb der Brennzone praktisch nicht möglich wäre. Wenn solche Gebläse innerhalb der Bypässe nicht vorgesehen werden, sind jedenfalls Trennwände mit relativ engen Durchlässen an den Längsenden der Brennzone unabdingbar.

In der FR 10 01 299 (Druelle) wird ein Tunnelofen beschrieben, dessen Brennzone mit Hilfe von Schiebetüren gegenüber den angrenzenden Kühl- und Vorwärmzonen verschließbar ist. Während die Schiebetüren geschlossen sind, wird im Bekannten mit Hilfe eines Gebläses Luft entgegen der Transportrichtung der Ofenwagen durch die Kühlzone, über einen Bypass vorbei an der Brennzone und durch die Vorwärmzone gesaugt bzw. gedrückt. Die Luft kann von außen angesaugt oder im Kreislauf gefördert werden. In der Praxis konnte sich die Einrichtung nach der französischen Patentschrift nicht durchsetzen, da die die Brennzone absperrenden Schiebetüren, welche die Temperaturen von weit mehr als 1000°C aushalten müssen, zu große technische Schwierigkeiten bereiteten.

Weitere Tunnelöfen werden in den DE 26 53 118 C2 und DE-OS 19 13 446 beschrieben. Ebenso wie im Fall der vorgenannten DE 39 18 585 C1 ist hier jedoch zum durchzugfreien Betrieb der Brennzone ein Bypass mit eingebautem Gebläse erforderlich. Nach dem Stand der Technik kann ein solches Gebläse nur entfallen, wenn - wie bei dem Tunnelofen nach der oben angegebenen FR 10 01 299 - Absperrungen an der Brennzone vorgesehen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tunnelofen eingangs genannter Art mit einem von der Kühlzone zur Vorwärmezone um die Brennzone herumführenden Bypass zu schaffen, der einen im wesentlichen durchzugsfreien Betrieb der Brennzone gestattet, ohne daß Trennwände bzw. -türen an den Längsenden der Brennzone und Gebläse in dem heiße Luft führenden Bypass erforderlich wären.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht für den eingangs genannten Tunnelofen darin, daß der Querschnitt des ohne Ventilator betriebenen Bypasses großzügig gegen den bei Betrieb verbleibenden Querschnitt des Kanals der Brennzone ist, so daß der Luftwiderstand des Bypasses klein gegen den Luftwiderstand der Brennzone ist, daß ein ausschließlich kühlere Luft in den der Brennzone abgewandten Ausgangsbereich der Kühlzone förderndes Gebläse vorgesehen ist, das zur Erzeugung der heißen Luftströmung im Bypass dient. Verbesserungen und weitere Ausgestaltungen werden in den Unteransprüchen angegeben.

Das Gebläse, das auch als Gebläsegruppe ausgebildet sein kann, läßt sich also erfindungsgemäß am Ausgangsbereich der Kühlzone, oder wenn es im Kreislauf Luft aus dem Eingangsbereich der Vorwärmzone zum Ausgangsbereich der Kühlzone absaugen soll, irgendwo zwischen dem Ausgangsbereich der Kühlzone und dem Eingangsbereich der Vorwärmzone anordnen.

Das einzige erfindungsgemäß zur Umgehung der Brennzone einzusetzende Gebläse kann Umgebungsluft ansaugen oder über einen zweiten Bypass relativ kühle Luft aus dem Eingangsbereich der auch als Aufheizzone bezeichneten Vorwärmzone im Kreislauf absaugen. Unter Kühlluft oder kühle bzw. kühlere Luft wird in diesem Zusammenhang Luft mit einer Temperatur verstanden, die geeignet ist, die aus der Brennzone kommenden Ziegel soweit abzukühlen, daß die Ziegel den Tunnel verlassen können. Auf jeden Fall soll die "kühlere Luft" wesentlich kühler als die von der Kühlzone zur Vorwärmzone geförderte Luft sein, derart, daß ein in dieser Hinsicht für normaler Außenluft ausgelegtes Gebläse einzusetzen ist. Wichtig ist auch, daß erfindungsgemäß nur ein einziges Gebläse gebraucht wird, das zudem ausschließlich die kühle oder kühlere Luft fördert, und daß trotzdem besondere Absperrungen, Trennwände, bewegliche Tore oder dergleichen an den Längsenden der Brennzone nicht benötigt werden.

Erfindungsgemäß wird ausgenutzt, daß der wesentliche Querschnitt des Durchgangskanals des Tunnelofens durch die hoch, bis zur Kanaldecke, beladenen Ofenwagen eingenommen wird. Wenn daher erfindungsgemäß der Luftwiderstand des von der Kühlzone zur Vorwärmzone führenden, mit großzügigem Querschnitt ausgestatteten Bypasses klein gegen den Luftwiderstand des restlichen Querschnitts des Kanals im Bereich der Brennzone gemacht wird, fließt die in der Kühlzone aufgeheizte Luft in entsprechendem Mengen-Verhältnis durch den Bypass zur Vorwärmzone und umklammert sozusagen die Brennzone vorne und hinten mit einem etwa gleichen Druckpolster; für die erwünschte Luftströmung vorbei an derBrennzone genügt es, wenn im Bereich der Kühlzone ein entsprechender Überdruck aufrechterhalten wird, der sich zudem in der Vorwärmzone fortsetzt in Richtung Kamin und/oder in Richtung eines zweiten, im Kreislauf zurück zur Kühlzone führenden Bypasses.

Für das Einstellen und Aufrechterhalten des Überdrucks in der Kühlzone wird ein Gebläse, vorzugsweise im Bereich des Kanalausgangs an die Kühlzone, angeschlossen. Für die Dimensionierung des Gebläses ist es günstig, wenn der Ausgang der Kühlzone normalerweise, das heißt, wenn der Zug von Ofenwagen stillsteht, verschlossen wird. In ähnlicher Weise soll der Eingang der Vorwärmzone verschließbar ausgebildet werden.

Während der kühle Luft fördernde zweite Bypass - wie gesagt - zweckmäßig zwischen den Eingang der Vorwärmzone und den Ausgang der Kühlzone gelegt wird, soll der in der Kühlzone erhitzte Luft fördernde erste Bypass möglichst eng um die Brennzone herum führen, das heißt, der Eingang des ersten Bypasses soll in der Kühlzone angrenzend an die Brennzone und der Ausgang dieses Bypasses soll in der Vorwärmzone angrenzend an die Brennzone vorgesehen werden.

Obwohl mit Hilfe der bisher beschriebenen Maßnahmen die absperrungsfreie Brennzone als praktisch durchzugsfreie Brennkammer so zu betreiben ist, als ob an den beiden Längsenden der Brennzone Türen vorhanden wären, kann es gemäß weiterer Erfindung auch günstig sein, zumindest an der Grenze zwischen Brennzone und Kühlzone einen der Sturzkühlung des gebrannten Materials dienenden Luftvorhang vorzusehen, der zusammen mit dem einzigen, den genannten Gegenstrom erzeugenden Gebläse geschaltet werden soll. Gegebenenfalls soll der Einlaß des die in der Kühlzone erhitzte Luft vorbei an der Brennzone zur Vorwärmzone fördernden, ersten Bypasses in der Kühlzone in der Nähe des Luftvorhangs liegen.

Ein Teil der auf hohe Temperaturen erhitzten Sturzkühlluft kann dann in den ersten Bypass abfließen und die Aufheizwirkung des Gegenstroms in der Vorwärmzone unterstützen, während der übrige Teil der erhitzten Sturzkühlluft gegebenenfalls in die Brennzone strömt und dort als Verbrennungsluft dient sowie auf ihrem Weg in Richtung Kamin - welcher irgendwo auf der Ofenlänge, vorzugsweise jedoch zwischen Brennzone und Kanaleingang an den Ofen angeschlossen werden kann - auch noch zum Aufheizen des Brenngutes in der Vorwärmzone beitragen kann.

Das den Gegenstrom durch Kühlzone und Vorwärmzone erzeugende Gebläse sowie gegebenenfalls die Sturzkühlung sollen im allgemeinen periodisch oder intermittierend arbeiten können, gegebenenfalls sogar "pulsierend", denn sowohl die variable Ofenleistung wie auch die zu erlangenden Soll-Temperaturkurven in Kühl- und Vorwärmzone erfordern eine solche angepaßte bzw. geregelte Arbeitsweise. Schließlich sollen die Leistungen sowohl des den Gegenstrom erzeugenden einzigen Gebläses als auch gegebenenfalls der Sturzkühlung in einem zu bestimmenden Bereich stufenlos zu schalten sein, um einen einzigen, angepaßt an den jeweils freien Ofenquerschnitt und die Art des Brenngutes optimalen Wärmetransfer zwischen Luft und Ziegeln einstellen zu können.

Der erfindungsgemäße Tunnelofen wird im allgemeinen gerade sein, das heißt, die Ofenzonen folgen auf einer geraden Linie aufeinander. Für die vorliegende Erfindung selbst ist diese Ausrichtung aber ohne wesentliche Bedeutung. Sie ist daher ohne weiteres anwendbar auf Öfen, deren Zonen sich auf einer gebogenen, z. B. kreisförmigen, Linie erstrecken. Die Krümmung stört den Ofenbetreib nicht, solange die Ofenwagen unproblematisch durch den Ofen zu schieben oder zu ziehen sind.

Anhand der schematischen Darstellung in der Zeichnung werden Einzelheiten der Erfindung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch einen Tunnelofen,

Fig. 2 eine Prinzipdarstellung des Aufbaus eines von der Kühlzone zur Vorwärmzone um die Brennzone herumführenden Bypasses und

Fig. 3 einen vertikalen Querschnitt durch den Tunnelofen.

Gemäß Fig. 1 bis 3 befinden sich in einem insgesamt mit 1 bezeichneten Tunnelofen zu einem Zug zusammengestellte, hoch mit zunächst noch ungebrannten Formlingen von Ziegeln 2 beladene Ofenwagen 3. Der Tunnelofen 1 enthält einen Kanal 4, an dessen Boden 5 Schienen 6 als Auflager für ein Fahrgestell 7 der Ofenwagen 3 vorgesehen sein können. Die Ladung von Ziegeln 2 wird in einem Ziegelei-Tunnelofen so bemessen, daß der durch Seitenwände 8 und Decke 9 des Kanals 4 sowie jeweilige Tragplatte 10 der Ofenwagen 3 gebildete Querschnitt im wesentlichen ausgefüllt ist. Die Ziegel 2 liegen in Form von Brenngutpaketen 11 auf den Ofenwagen 3.

Der Kanal 4 des Tunnelofens 1 in Fig. 1 besitzt die im Ausführungsbeispiel eine Vorwärmzone V, eine Brennzone B und eine Kühlzone K. Der Zug von Ofenwagen 3 wird in Transportrichtung 12 durch den Kanal 4 geschoben. Das Weiterschieben erfolgt im allgemeinen nicht kontinuierlich, sondern in gewissen zeitlichen Abständen, die zum Aufheizen, Brennen und Kühlen der Ziegel erforderlich sind.

Am Eingang 13 der Vorwärmzone V befindet sich im Ausführungsbeispiel eine beim Einschieben eines Ofenwagens 3 zu öffnende und anschließend wieder zu verschließende Tür 14. Eine ähnliche Tür 15 wird am Ausgang 16 der Kühlzone K angebracht. Im übrigen befinden sich innerhalb des Tunnelofens 1 bzw. innerhalb des Kanals 4 keine Absperrungen oder sonstige Verengungen des Kanalquerschnitts. Der Querschnitt gemäß Fig. 1 des Kanals 4 ist also durchgehend vom Eingang 13 bis zum Ausgang 16 gleich. Im Bereich der Brennzone B sollen von oben oder von den Seiten der Brenner 17 in den Raum zwischen den auf den Ofenwagen 3 liegenden Brenngutpaketen 11 gerichtet werden.

Um die Brennzone B herum führt ein erster Bypass 18, der im Gegenstrom 19 bezüglich der Transportrichtung 12 der Ofenwagen 3 strömende, in der Kühlzone K aufgeheizte Luft fördern soll. Die relativ heiße Luftströmung im Bypass 18 wird mit Hilfe eines Gebläses 20 erzeugt und aufrechterhalten, das ausschließlich kühlere Luft aus der Umgebung oder über einen zweiten Bypass 21 aus dem Bereich des Eingangs 13 der Vorwärmzone V in den Bereich des Ausgangs 16 der Kühlzone K in Pfeilrichtung 22 fördert.

Erfindungsgemäß läßt sich die Brennzone B wie eine praktisch durchzugsfreie Brennkammer auch ohne einen Ventilator im relativ heißen Bereich des ersten Bypasses 18 betreiben, wenn nur der Luftwiderstand des ersten Bypasses 18 klein gegen den Luftwiderstand des bei Betrieb verbleibenden Kanalquerschnitts der Brennzone B ist. In diesem Fall wird nämlich die vom Gebläse 20 in die Kühlzone eingepreßte Luft entsprechend fast vollständig über den ersten Bypass 18 und nicht durch die Brennzone B zur Vorwärmzone V gefördert. Übrigens ist die Wirkung des Bypasses betreffend die Energieersparnis besonders groß, wenn der Eingang 23 des Bypasses 18 im Bereich der Kühlzone K nahe an der Brennzone B liegt, und wenn der Ausgang 24 des zweiten Bypasses 18 im Bereich der Vorwärmzone V ebenfalls nahe an der Brennzone B vorgesehen wird.

Vorzugsweise soll der Bypass 18 einen Aufbau besitzen, wie er im Prinzip in Fig. 2 dargestellt wird. Am Eingang 23 soll der Bypass 18 als schlitzförmiger, sich über die ganze Kanalbreite erstreckender Trichtereinlauf 25, z. B. mit einer Aussparung in der Kanaldecke 9, ausgebildet sein. Insbesondere soll der Trichtereinlauf 25 etwa ebenso breit wie die zu den Brennern 17 gehörigen Schlitze sein. Ein gleich oder ganz ähnlich geformter Trichterauslauf 26 soll am Ausgang 24 des Bypasses 18 vorgesehen werden. Zwischen diesen beiden Trichtern soll der Bypass 18 zweckmäßig rohrförmig ausgebildet werden. Das die Trichter verbindende Rohr 27 des Bypasses 18 kann je nach vorhandenem Raum oberhalb, aber auch seitlich - eventuell auf beiden Seiten (also als Doppelrohr) - des Tunnelofens 1 angeordnet werden. Der Schlitzdurchlaßquerschnitt soll ähnlich groß oder nur wenig größer als der gesamte Querschnitt 4 des Rohres 27 bzw. Doppelrohres sein, damit die Strömungsgeschwindigkeit überall im Bypass 18 in etwa gleich ist.

Für den Betrieb des erfindungsgemäßen ersten Bypasses 18 ist es im wesentlichen belanglos, ob das Gebläse 20 Umgebungsluft oder in Pfeilrichtung 28 relativ kühle Luft über den zweiten Bypass 21 aus dem Eingangsbereich 13 der Vorwärmzone V ansaugt. In jedem Fall fördert das Gebläse 20 relativ kühle Luft, so daß besondere, hochtemperaturbeständige Geräte an dieser Stelle nicht erforderlich sind.

Obwohl die vom Gebläse 20 in die Kühlzone K (bei verschlossener Tür 15) gepreßte Luft praktisch vollständig über den ersten Bypass 18 zur Vorwärmzone V gelangt - und die Brennzone vorn und hinten mit etwa gleichem Druck umklammert -, fließt doch eine kleiner Teil dieser relativ kühlen Luft in und durch die Brennzone B. Der an der Brennzone B vorbeiströmende Hauptteil der vom Gebläse 20 geförderten Luft und der durch die Brennzone B fließende Teil der Luft verhalten sich in etwa wie die Luftwiderstände von Bypass 18 und verbleibendem Querschnitt der Brennzone B.

Noch günstiger im Sinne einer durchzugsfreien Brennzone können die Verhältnisse werden, wenn an der Grenze zwischen Kühlzone K und Brennzone B ein - oben erläuterter - Luftvorhang 29, der zugleich der Sturzkühlung der aus der Brennzone in die Kühlzone gelangenden Produkte geeignet ist, vorgesehen wird. Der Luftvorhang kann mit Hilfe gesonderter, zweckmäßig Außenluft fördernder Gebläse 30 betrieben werden. Ein Teil der hierbei auf hohe Temperatur erhitzten Sturzkühlluft kann über den ersten Bypass 18 abfließen und die Aufheizwirkung des Gegenstroms 19 in der Vorwärmzone V unterstützen. Der übrige Teil der erhitzten Sturzkühlluft kann in die Brennzone B strömen und dort die Verbrennung durch Sauerstoffzufuhr unterstützen. Die Verbrennungsgase der Brennzone können zum Kamin 31 strömen. Letzterer kann an irgendeiner Stelle des Ofens zwischen Brennzone B und Eingang 13 der Vorwärmzone V angeschlossen werden. Die Anordnung am Eingang 13 der Vorwärmzone V - gemäß Zeichnung - hat den Vorteil, daß die Verbrennungsluft auf dem Weg von der Brennzone B zum Kamin 31 einen wesentlichen Teil ihres Wärmeinhalts an die vorzuwärmenden und aufzuheizenden Ziegel bzw. die Vorprodukte abgeben kann.

Bezugszeichenliste:

 1 Tunnelofen
 2 Ziegel
 3 Ofenwagen
 4 Kanal
 5 Boden
 6 Schiene
 7 Fahrgestell
 8 Seitenwand
 9 Decke
10 Tragplatte
11 Brenngutpaket
12 Transportrichtung
13 Eingang
14 Tür
15 Tür
16 Ausgang
17 Brenner
18 erster Bypass
19 Gegenströmung
20 Gebläse
21 zweiter Bypass
22 Pfeil
23 Eingang
24 Ausgang
25 Trichtereinlauf
26 Trichterauslauf
27 Rohr
28 Pfeilrichtung
29 Luftvorhang
30 Gebläse
31 Kamin

Claims (7)

1. Tunnelofen (1) in der Ziegelindustrie zum Brennen keramischer Produkte (2) mit in einer Linie in Transportrichtung (12) der dicht hintereinander fahrenden Ofenwagen (3) in einem Kanal (4) gleichbleibenden Querschnitts aufeinanderfolgenden Vorwärm-, Brenn- und Kühlzonen (V, B, K), mit einer absperrungsfrei, aber im wesentlichen ohne fortlaufende Durchzugsluft betriebenen Brennzone (B) und mit einem Bypass (18), der im Gegenstrom zur Transportrichtung der Ofenwagen strömende erhitzte Luft aus der Kühlzone (K) um die Brennzone (B) herum in die Vorwärmzone (V) leitet, um die Rohlinge (2) aufzuheizen, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des ohne Ventilator betriebenen Bypasses (18) großzügig gegen den bei Betrieb verbleibenden Querschnitt des Kanals (4) der Brennzone (B) ist, so daß der Luftwiderstand des Bypasses (18) klein gegen den Luftwiderstand der Brennzone (B) ist, daß ein ausschließlich kühlere Luft in den der Brennzone (B) abgewandten Ausgangsbereich (16) der Kühlzone (K) förderndes Gebläse (20) vorgesehen ist, das zur Erzeugung der heißen Luftströmung im Bypass (18) dient.

2. Tunnelofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Grenze zwischen Brennzone (B) und Kühlzone (K) eine als Luftvorhang (29) wirkende Sturzkühlung vorgesehen ist.

3. Tunnelofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang (16) der Kühlzone (K) eine Tür (15) vorgesehen ist.

4. Tunnelofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Förderung der kühleren Luft über einen zweiten Bypass (21) aus dem Eingangsbereich (13) der Vorwärmzone (V) in den Ausgangsbereich (16) der Kühlzone (K) auch an dessen Eingang eine Tür (14) vorgesehen ist.

5. Tunnelofen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein stufenlos regelbares, für intermittierenden oder pulsierenden Betrieb einstellbares Gebläse (20) vorgesehen ist.

6. Tunnelofen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erhitzte Luft aus der Kühlzone (K) zur Vorwärmzone (V) um die Brennzone (B) herum fördernde Bypass (18) einen sich schlitzförmig über die ganze Kanalbreite erstreckenden Einlauftrichter (25) und einen ähnlich geformten Auslauftrichter (26) besitzt, wobei der Schlitzdurchlaßquerschnitt des Bypasses im Trichterbereich mindestens ebenso groß wie der gesamte Querschnitt des Rohrs (27), das die Trichter (25, 26) verbindet, ist.

7. Tunnelofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Auslauftrichter (25, 26) an der Kanaldecke (9) angeordnet sind.