DE4402390C1 - Ofen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ofen, insbesondere Wärmofen oder Wärmebehandlungsofen, mit im Innenraum mindestens einem feuerfesten Wand- oder Einbauelement aus keramischen Wabenkörpern mit durchgehenden offenen Kanälen.

Aus der EP 0 192 792 A1 ist ein in einem Heizofen aufgehängter Strahlungsschirm bekannt, der aus gaspermeablen keramischen Wabenkörpern besteht. Die Wabenkörper haben eine rechteckige oder quadratische Außengeometrie und sind in einem sehr aufwendigen Rahmen angeordnet. Durch die Form der Wabenkörper hat ein aus ihnen aufgebautes Einbauelement nur eine beschränkte Stabilität.

Der aufwendige Rahmen ist deshalb offensichtlich notwendig, um ein Herausfallen oder Herausbrechen der Wabenkörper zu verhindern und die Stabilität des Strahlungsschirms zu verbessern. Der aufwendige Rahmen erhöht nicht unbeträchtlich das Gewicht des relativ leichten Strahlungsschirms.

Aus der DE-PS 6 29 481 sind für die Ausmauerung eines Gewölbes von Hochtemperaturöfen sechseckige, keilförmige Gewölbesteine bekannt, die an ihren gegeneinander anliegenden Seiten durch vorgesehene Nut und Federn unverschiebbar im Gewölbe angeordnet sind. Diese relativ komplizierte Geometrie macht die Steine sehr teuer und aufwendig in der Herstellung.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Ofen mit verbesserten Wand- oder Einbauelementen im Ofenraum vorzuschlagen, die eine große Stabilität und hohe Standzeiten aufweisen und variabel einsetzbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Ofen der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Wabenkörper eine sechseckige Außengeometrie haben.

Durch die sechseckige Außengeometrie der Wabenkörper kommt es zu einer "Verzahnung" der Wabenkörper untereinander, was die Stabilität der Wand- oder Einbauelemente auf einfache Art und Weise verbessert und ein Herausfallen oder Herausbrechen einzelner Steine verhindert. Selbst wenn einzelne Wabenkörper im Laufe des Betriebs zerstört werden sollten, bleibt durch diese "Verzahnung" die Stabilität des Wand- oder Einbauelements weitestgehend erhalten.

Durch die sechseckige Außengeometrie der Wabenkörper werden auch Temperaturspannungen gleichmäßiger in den Wand- oder Einbauelementen verteilt, was die Standzeiten erhöht.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind die Kanäle in den Wabenkörpern überwiegend sechseckig, rund oder quadratisch. Dies sind die wärme- und herstellungstechnisch günstigsten Geometrien für die Kanäle.

Das strömungs- und wärmetechnisch beste Verhältnis von Durchmesser bzw. Schlüsselweite der Kanäle zur Länge der Kanäle liegt zwischen 1 : 2 und 1 : 8, insbesondere zwischen 1 : 2 und 1 : 4.

Als geeignetste Materialien für die Wabenkörper haben sich Mullit, Korund, Cordierit oder Siliciumnitrid erwiesen.

Durch eine Beschichtung der Wabenkörper mit einem Hochemissionscoating, z. B. aus Materialien auf der Basis Si, SiO₂, SiC oder Cr₂O₃, kann die wärmetechnische Funktion weiter verbessert werden.

Oxidationsschutzschichten, z. B. aus Materialien auf der Basis Si oder SiO₂ auf den Wabenkörpern vermindern die Korrosion und erhöhen die Standzeiten der Wand- oder Einbauelemente. Durch eine Beschichtung der Wabenkörper mit einem Katalysatormaterial kann gleichzeitig Einfluß auf die Abgaswerte genommen werden.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind die Wabenkörper zur Bildung des Wand- oder Einbauelements miteinander verkittet, vermörtelt oder verklebt.

Bei einer Fugenstärke von 0,5 bis 3 mm ist die gewünschte Verzahnung noch weitestgehend vorhanden und die Wand- oder Einbauelemente können trotzdem große Temperaturspannungen aufnehmen.

Die Wabenkörper können auch zur Bildung des Wand- oder Einbauelements in einem Rahmen gehalten sein, wobei der Rahmen durch die große Stabilität der erfindungsgemäßen Wand- oder Einbauelemente gegenüber dem Stand der Technik sehr einfach und leicht ausgebildet sein kann.

Zur weiteren Erhöhung der Stabilität können die Wabenkörper in dem Rahmen eingekittet, eingemörtelt oder eingeklebt sein.

Entsprechend den jeweiligen örtlichen und betriebstechnischen Bedingungen können die Wand- oder Einbauelemente an der Ofenwandung angebracht, im Ofenraum aufgehängt oder direkt auf die Ofenwandung aufgekittet, aufgemörtelt oder aufgeklebt sein.

Dabei kann es wärmetechnisch von Vorteil sein, wenn das Wand- oder Einbauelement in einem gewissen Abstand von der Ofenwandung angebracht ist, um somit sowohl eine Durchströmung als auch eine Hinterströmung des Wand- oder Einbauelements zu ermöglichen.

Die Wand- oder Einbauelemente können auch stehend oder liegend angeordnet sein, was insbesondere im unteren Teil des Ofenraums (Unterofen) vorteilhaft sein kann.

Werden die Wand- oder Einbauelemente direkt vor Abgaszügen angeordnet, erhöht sich durch den entsprechenden Gasdurchsatz ihr Wirkungsgrad.

Zur Bildung des Wand- oder Einbauelements können die einzelnen Wabenkörper auch direkt an der Ofenwandung angebracht sein, z. B. aufgeklebt, aufgemörtelt oder aufgekittet werden. Dies ermöglicht in einem Arbeitsgang die Herstellung und die Befestigung des Wand- oder Einbauelements. Gleichzeitig kann damit das Wand- oder Einbauelement optimal der Ofenwandung angepaßt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht eines feuerfesten Wand- oder Einbauelements aus einer Vielzahl von Wabenkörpern;

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht von zwei miteinander verbundenen Wabenkörpern gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Wabenkörpers nach Fig. 2;

Fig. 4 eine Ansicht eines feuerfesten Wand- oder Einbauelements, wobei die Wabenkörper von einem Rahmen gehalten sind;

Fig. 5 einen schematischen Ofen mit verschiedenen Wand- oder Einbauelementen im Ofenraum.

Das in den Fig. 1 bis 3 beispielhaft dargestellte Wand- oder Einbauelement 1 besteht aus einer Vielzahl von sechseckigen Wabenkörpern 2, die durch einen Kitt 13 miteinander verbunden sind.

Die Kanäle 3 der Wabenkörper 2 sind ebenfalls überwiegend sechseckig, bis auf einige Kanäle 14 am Rande der Wabenkörper 2, was jedoch lediglich geometrisch bedingt ist.

Die Kanäle 3 können natürlich auch jede andere Form und Größe aufweisen, soweit dies wärme- und herstellungstechnisch sinnvoll und möglich ist.

Die Kanäle 3 haben einen Durchmesser bzw. eine Schlüsselweite D von etwa 10 mm. Der Wabenkörper 2 selbst hat eine Schlüsselweite von ca. 40 mm und die Länge L des Wabenkörpers 2 bzw. der Kanäle 4 beträgt ebenfalls ca. 40 mm. Die Fugendicke S zwischen den Wabenkörpern 2 beträgt ca. 2,5 mm.

Bei dem in Fig. 4 beispielhaft dargestellten Wand- oder Einbauelement 1 sind die Wabenkörper 2 in einem Rahmen 4 gehalten, der eine angedeutete Aufhängevorrichtung 5 aufweist.

Zur Erhöhung der Stabilität des Wand- oder Einbauelements 1 wurden am Rande noch jeweils "halbe" Wabenkörper 12 vorgesehen, die jedoch gegebenenfalls auch entfallen können, insbesondere wenn die Wabenkörper 2 in den Rahmen 4 eingekittet, eingemörtelt oder eingeklebt sind.

Bei dem Rahmen 4 handelt es sich vorzugsweise um einen Profilrahmen, in dem die Wabenkörper 2 durch Formschluß gehalten und geführt sind.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist es durch einen relativ einfachen Rahmen 4 möglich, gegenüber dem Stand der Technik eine weitaus größere Anzahl von Wabenkörpern 2 zu halten, die keinen direkten Kontakt zum Rahmen 4 haben.

Trotzdem ist diese Konstruktion äußerst stabil, da die Wabenkörper 2 durch ihre sechseckige Außengeometrie miteinander verzahnt sind.

In Fig. 5 ist schematisch ein Ofen 6 dargestellt, mit den Ofenwandungen 7 und einem zu erwärmenden Gut 8. Bei diesem Ofen 6 ist beispielhaft ein Wand- oder Einbauelement 1 im Ofenraum 15 aufgehängt (Bezugszeichen 11), direkt an der Ofenwandung 7 angebracht (Bezugszeichen 9), in einem Abstand an der Ofenwandung 7 angebracht (Bezugszeichen 10), im unteren Teil des Ofenraums 15 (Unterofen) stehend angeordnet (Bezugszeichen 16) und vor einem Abgaszug 18 liegend angeordnet (Bezugszeichen 17).

Claims (19)

1. Ofen, insbesondere Wärmofen oder Wärmebehandlungsofen, mit im Ofenraum mindestens einem feuerfesten Wand- oder Einbauelement aus keramischen Wabenkörpern mit durchgehenden offenen Kanälen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wabenkörper (2) eine sechseckige Außengeometrie haben.

2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (3) in den Wabenkörpern (2) überwiegend sechseckig, rund oder quadratisch sind.

3. Ofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Durchmesser bzw. Schlüsselweite (D) der Kanäle (3) zur Länge (L) der Kanäle (3) zwischen 1 : 2 und 1 : 8, insbesondere zwischen 1 : 2 und 1 : 4 liegt.

4. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wabenkörper (2) aus Mullit, Korund, Cordierit oder Siliciumnitrid bestehen.

5. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wabenkörper (2) mit einem Hochemissionscoating beschichtet sind.

6. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wabenkörper (2) mit einer Oxidationsschutzschicht beschichtet sind.

7. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wabenkörper (2) mit einem Katalysatormaterial beschichtet sind.

8. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wabenkörper (2) zur Bildung des mindestens einen feuerfesten Wand- oder Einbauelements (1) miteinander verkittet, vermörtelt oder verklebt sind.

9. Ofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fugenstärke (S) zwischen den Wabenkörpern (2) 0,5 bis 3 mm beträgt.

10. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wabenkörper (2) zur Bildung des mindestens einen feuerfesten Wand- oder Einbauelements (1) in einem Rahmen (4) gehalten sind.

11. Ofen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wabenkörper (2) in dem Rahmen (4) eingekittet, eingemörtelt oder eingeklebt sind.

12. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine feuerfeste Wand- oder Einbauelement (1) an der Ofenwandung (7) angebracht ist.

13. Ofen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine feuerfeste Wand- oder Einbauelement (1) im Ofenraum (15) aufgehängt ist.

14. Ofen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine feuerfeste Wand- oder Einbauelement (1) direkt auf die Ofenwandung (7) aufgekittet, aufgemörtelt oder aufgeklebt ist.

15. Ofen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine feuerfeste Wand- oder Einbauelement (1) in einem Abstand an der Ofenwandung (7) angebracht ist.

16. Ofen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine feuerfeste Wand- oder Einbauelement (1) im Ofenraum (15), insbesondere im unteren Teil des Ofenraums (15), stehend angeordnet ist.

17. Ofen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine feuerfeste Wand- oder Einbauelement (1) im Ofenraum (15), insbesondere im unteren Teil des Ofenraums (15), liegend angeordnet ist.

18. Ofen nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine feuerfeste Wand- oder Einbauelement (1) vor Abgaszügen (18) angeordnet ist.

19. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wabenkörper (2) zur Bildung des mindestens einen feuerfesten Wand- oder Einbauelements (1) direkt an der Ofenwandung (7) angebracht sind, z. B. aufgeklebt, aufgemörtelt oder aufgekittet sind.