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Durchlaufofen Die Erfindung bezieht sich auf Durchlauföfen zur Erhitzung
von Knüppeln u. dgl., und zwar insbesondere auf solche, bei denen das Arbeitsgut
zunächst einen niedrigen V orwärmraum und anschließend daran die eigentliche Glühkammer
durchwandert und das Brenngemisch in eine Erweiterung der Glühkammer eingeblasen
wird.
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Es sind bereits mit Kohlenstaubfeuerung ausgerüstete Tieföfen bekannt,
bei denen die Verbrennungskammer seitlich neben dem Schweißherd liegt und die dem
letzteren gegenüberliegende Seitenwand den Schweißherd durch Strahlung beheizt.
Bei diesen bekannten Öfen steht die Verbrennungskammer mit einem den Schweißherd
und den Vorwärmraum bildenden Kanal durch-eine verhältnismäßig enge öffnung in Verbindung,
durch welche die Verbrennungsgase in den Kanal eintreten, den sie im Gegenstrom
zu dem Arbeitsgut in seiner ganzen Länge durchströmen.
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Demgegenüber kennzeichnet sich der den Gegenstand der Erfindung bildende
Durchlaufofen im wesentlichen durch eine senkrechte, die Decke der Glühkammer mit
der Decke des Vorwärmraumes verbindende O_uerwand, auf welche die Feuergase von
der über der Entleerungsöffnung liegenden Stirnwand her derart aufprallen, daß sie
in Richtung auf das Glühgut nach unten abgelenkt werden und nur zum Teil in den
Vorwärmraum gelangen, während der andere Teil im Gleichstrom mit dem Glühgut in
den erweiterten Glühraum zurückströmt, um sich sodann wenigstens zum Teil dem frisch
einströmenden Brenngemisch beizumengen.
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Auf diese Weise wird ein regelrechter Kreislauf eines Teiles der Verbrennungsgase
durch die Glühkammer hindurch erzielt, derart, daß der betreffende Teil der Gase
auf dem Rückwege zur Gemischeintrittsstelle die Glühkammer in ihrer ganzen Länge,
und zwar im Gleichstrom zum Arbeitsgut durchstreicht, welches er auf diese Weise
bespült, während gleichzeitig die strahlende Hitze der im oberen Teil der Glühkammer
im Gegenstrom zur Wanderung des Arbeitsgutes blasenden Flamme auf das letztere einwirkt.
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Weitere Verbesserungen beziehen sich auf Einrichtungen, die den Kreislauf
eines Teiles der Verbrennungsgase unterstützen bzw. die Regelung dieses Kreislaufes
ermöglichen.
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In den Zeichnungen, die eine beispielsweise Ausführungsform eines
gemäß der Erfindung ausgeführten Ofens veranschaulichen, ist
Abb.
i ein senkrechter Längsschnitt durch den Ofen nach der Linie i-i der Abb. 2 und
Abb. 2 ein waagerechter Schnitt nach der Linie 2-2 der Abb. i.
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Iii den Zeichnungen ist mit io der Boden oder die Sohle des Ofens
bezeichnet, der mit einer Hinterwand i i. Seitenwänden 12 und 13 und einer Decke
versehen ist, die aus den durch eine senkrechte Wand 16 miteinander verbundenen
Teilen 14 und 15 besteht. An vorderen Ende des Ofens ist eine Wand 17 vorgesehen,
die eine Beschickungsöffnung 17a enthält. Von der Vorderwand 17 laufen auf die Hinterwand
i i zu mehrere mit Abstand voneinander angeordnete Stützwände 20, deren Höhe von
vorn nach hinten zu allmählich zunimmt, wie Abb. i erkennen läßt. Zwischen den hinteren
Enden der Stützwände 20 und dem hinteren Austragende i t des Ofens ist eine Erhöhung
oder Brücke 21 vorgesehen. Diese Brücke befindet sich bei der dargestellten Ausführungsform
in gewisser Abstand von den Enden der Wände 2o. Dadurch wird ein quer über den Ofen
verlaufender Durchgang 22 geschaffen. Einzelne der Wände sind, wie durch das Bezugszeichen
20a angedeutet, näher an die Brücke 21 herangeführt als die anderen (Abb.2).
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Vor der Brücke 21, und zwar zweckmäßig in der Verlängerung der Durchgänge
zwischen den Wänden 2o, sind mehrere Luftdüsen 24. vorgesehen, die durch geeignete
Rohre =.4a mit einer Luftzufiihrungsleitung 24h in Verbindung stehen. Für jedes
Luftzuführungsrohr 249 ist ein Überwachungsventil 24a vorgesehen.
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An den Stellen der Verbindung der Vorderwand der Brücke 21 mit den
Seitenwänden des Ofens sind senkrechte Kanäle oder Ausschnitte Zia vorgesehen, deren
Zweck weiter unten erklärt werden wird.
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Auf den Stützwänden 2o und der Brücke 21, welche nach dem Austragende
zu abwärts geneigt ist, sind aus wassergekühlten Röhren 23 o. dgl. bestehende Schienenwege
angeordnet. Auf diese Weise wird ein abwärts geneigter Schienenweg auf dem Austragende
des Ofens geschaffen, der auf eine Austragöffnung iia zuführt, die gewöhnlich durch
eine Klappe oder Tür 26 geschlossen ist. Am hinteren Ende des Ofens befindet sich
vor der Austragötfnung f ja eine Reihe von Rollen 28 oder anderen Fördermitteln,
auf die die Knüppel d aus dem Ofen unter der Wirkung ihrer Schwere ausgetragen werden.
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Der Teil 14 der Ofendecke ist gegenüber dem unteren vorderen Teil
15 in der aus Abb. i ersichtlichen Weise abgesetzt; er bildet zusammen mit der senkrechten
Verbindungswand 16, der Hinterwand i i, der Sohle io und der Brücke 21 einen Feuerraum
oder eine Verbrennungs- und Heizkammer 45, in die die Knüppel A aus dem vorderen
Ofenteil 15 eingeführt werden und aus der sie nach der Erhitzung ausgetragen werden.
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In der Hinterwand i i sind gegenüber der senkrechten Wand 16 mehrere
Brenneröffnungen 3o vorgesehen, in denen Düsen 31 aus feuerfestem Werkstoff untergebracht
sind. Die Brenneröffnungen und Düsen gehen von einer Gaskammer 33 aus, in die das
Gas von der Zuführungsleitung 35 aus eingeführt wird. Die Gaszufuhr wird durch ein
einstellbares Ventil 36 überwacht. In die Gaskammer 33, und zwar gleichachsig mit
den Düsen 31, ragen mehrere Luftzuführungsrohre 37, die zweckmäßig aus hitzebeständigem
Stahl o. dgl. bestehen. Diese Rohre enden mit ihren Mündungsteilen kurz vor den
Düsen 31. Sie stehen durch Krümmer 37a mit einem L uftzuführungskanal 39 in Verbindung.
Für jedes der Rohre 37 ist zur Überwachung der Luftzufuhr sowie des Luftdurchtritts
ein allgemein mit 4o bezeichneter Ventilschieber vorgesehen. Die unter Druck durch
die Rohre 31 eingetriebene Luft mischt sich mit den Gasen für die Verbrennung, und
das Geinisch tritt durch die Düsen 31 in den Feuerraum oder die Heizkammer 45 ein.
Die überwachung der Verbrennung und der Heizung in der Querrichtung des Feuerraumes
kann durch Regelung der Ventile 4.o bewirkt werden.
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Bei der dargestellten Ausführungsform beginnt der Luftkanal
39 bei einem in den Schornstein 48 eingebauten und durch die gestrichelten
Linien angedeuteten Vorwärmer oder Rekuperator 47, wobei ein Gebläse oder ein Ventilator
5o benutzt wird, -um die Luft durch den Rekuperator 47 zu treiben. Auf diese Weise
werden die Abgase für die Vorwärmung der Luft ausgenutzt, bevor diese den Rohren
37 zugeführt wird. Da diese Rohre aus hitzebeständigem Werkstoff bestehen, ist die
Verwendung vorgewärmter Luft in der beschriebenen Weise möglich. Der vordere Deckenabschnitt
15 ist dichter an die Schienen 23 herangerückt, so daß der Vorwärinkanal 53 nach
dem Aufgabeende zu allmählich niedriger wird. In der Nähe der Verbindung des Feuerraumes
45 mit dem verengten Ofenteil 53 sind mehrere Luftzuführungsdüsen oder Rohre
55 vorgesehen, die mit einer Zuführungsleitung 56 verbunden und auf den Feuerraum
45 gerichtet sind. An dem Eintragende des Ofens sind ebenfalls mehrere Luftdüsen
oder Rohre 58 vorgesehen, die mit einer Luftzuführungsleitung 59 in Verbindung stehen
und zweckmäßig gleichfalls nach dem Innern des Ofens gerichtet sind.
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Von der Ofensohle führt in der Nähe der Beschickungsöffnung 17a ein
Gasauslaßkanal
6o zu einem Kanal 61. der mit dem Fuchs .48a in Verbindung
steht.
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Zwischen den Schienen 23 sind im Feuerraum Queröffnungen 65 vorgesehen,
die den Umlauf der Heizgase sowie die Reinigung erleichtern. Ähnliche Queröffnungen
(i7 sind in den Stützwänden 20 vorgesehen, um einen Umlauf der unter dem Gut abziehenden
Gase in der nuerrichtung zu ermöglichen sowie Reinigungskanäle zu scharten. In der
-Nähe des Beschickungsendes des Ofens ragen kleine Blechwände oder Vorsprünge 68
zwischen den äußersten Stützwänden 2o und den Seitenwänden des Ofens nach oben vor;
ein ähnlicher Vorsprung 68 ist zwischen den mittleren Stützwänden vorgesehen. Diese
Vorsprünge dienen dazu, die Strömung der Gase unter den Knüppeln A zu begünstigen.
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Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens und der Anwendung
der betreffenden Einrichtung wird das für die Verbrennung bestimmte Gas durch die
Leitung 35 in die Kammer 33 geführt. Die Luft wird bei ihrem Durchgang durch den
Vorwärmer oder Rekuperator 4.7, durch den sie von dem Gebläse 50 getrieben
wird, auf den gewünschten Grad vorgewärmt. Die Ventile 4.o werden so eingestellt,
daß die richtige Luftzufuhr durch die Rohre 37 gesichert ist; diese Luft
mischt sich mit dem Erenngas und führt es durch die Düsen 31. Das Gemisch wird im
Feuerraum oder der Heizkammer 4.5 verbrannt. Infolge der ihm innewohnenden Dewegungsenergie
wird das Brenngemisch und die sich ergebende Flamme gegen die senkrechte Wand 16
in gewisser Entfernung Tiber den Gleisen 23 gerichtet, so daß die Verbrennung, soweit
sie in der Kammer q.5 vor sich geht, vor der Berührung der Gase mit den Knüppeln
A stattfindet.
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Der Stoß der brennenden Gase sowie der Verbrennungsgase gegen die
senkrechte Rand 16 dient dazu, sie nach unten auf die Knüppel o. dgl. zu richten,
wenn diese in den Feuerraum eintreten. An dieser Stelle sind die Knüppel verhältnismäßig
kühl im Vergleich zu der Endtemperatur beim Austragen. Es hat sich als zweckmäßig
herausgestellt, eine im wesentlichen senkrechte Wand 16 zu verwenden. Die Neigung
der Wand kann aber auch eine andere sein, und die Verzögerung sowie die anschließende
Rückführung der Gase kann dadurch unterstützt werden, daß durch die Düsen 55 Luft
eingeführt wird. Bei der dargestellten Ausführungsform können diese Düsen dazu benutzt
werden, das Ausströmen der Verbrennungsgase nach vorn durch den verengten Ofenteil
53 zu verhindern und die Rückführung der Gase nach der Hinterwand l i des Ofens
zu unterstützen, wobei sie über und um die im Feuerraum befindlichen Isiiiippel
streichen. Die Mischen oder # Seitenkanäle 66 ermöglichen ein Abwärtsströmen eines
Teiles der Gase zu den Durchgängen unterhalb der Knüppel, während die Querkanäle
6 j eine Verteilung dieser Gase in der Querrichtung ermöglichen. In ähnlicher Meise
gestatten die Ausschnitte =1a in der Brücke 2i die Strömung eines Teiles der Heizgase
durch die Kanäle der Wände 2o unterhalb der Knüppel. Die rückgeführten Gase fließen
sonst über und um die Knüppel auf die Ofenwand ii zu und werden von dein dort eintretenden
Brennstoffgemisch aufgenommen, mit ihm vermischt und wieder auf die `Tand 16 zu
getrieben.
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Die Flamme sowie die Verbrennung, die in der Hauptsache in gewisser
Entfernung oberhalb der Knüppel und im wesentlichen parallel zu ihnen stattfindet,
strahlt außerdem auf die Knüppel Hitze aus, so daß die Heizwirkung in der Feuerkammer
einerseits von der unmittelbaren Berührung der Gase, andererseits von der strahlenden
Hitze herrührt und eine dauernde Rückführung der Gase im Kreislauf aufrechterhalten
wird, wobei eine dauernde Mischung der Gase mit dem eintretenden Brennstoffgemisch
erfolgt. Auch die Geschwindigkeit des eintretenden Brennstoffgemisches und der Gase
wird erheblich verringert, wodurch ein längeres Verbleiben der Gase in der Feuerkammer
ermöglicht wird.
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Die rückgeführten Gase, die über die verhältnismäßig kühlen Knüppel
gestrichen sind, tragen dazu bei, die Temperatur des eintretenden Brennstoffgemisches
herabzusetzen, wobei gleichzeitig die Temperatur der rückgeführten Gase auf der
geeigneten Höhe gehalten wird.
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Alle diese Einzelheiten ermöglichen es, eine im wesentlichen gleichförmige
Temperatur innerhalb des ganzen Feuerraumes zu erzielen sowie die Temperatur der
Flamme oder der Verbrennung, die anderenfalls in der Nähe des Austragendes des Ofens
eine übermäßig große sein wurde, zu regeln und sie auf solche Höhe bringen, daß
sie sich der gewünschten Endtemperatur der zu erhitzenden Gegenstände nähert, und
zwar wird diese Temperatur im wesentlichen gleichförmig innerhalb des ganzen Feuerraumes
gehalten, so daß eine Durchglühwirkung erreicht wird, die ein erwünschtes Durchdringen
der Hitze durch die Knüppel o. dgl. zur Folge hat. Die in der hier in -Betracht
kommenden Technik erstrebten Vorteile sind durch keine der bisher üblichen Verfahren
oder Einrichtungen erzielt worden.
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Wenn durch die Düsen 55 Luft zugeführt wird, so empfiehlt es sich,
sie im wesentlichen parallel zu den Knüppeln zu richten. Da es
sich
als zweckmäßig herausgestellt hat, Brennstoffe in erheblichem Überschuß gegenüber
der Brennstoffmenge zuzuführen, die mit der anfänglich zugeführten Luft verbrennt,
um im Feuerraum eine stark reduzierende Atmosphäre aufrechtzuerhalten, wird diese
durch die Düsen 55 zugeführte Sekundärluft mit dem unverbrannten Brennstoff gemischt.
Dadurch wird weiter zu der Beheizung des Feuerraumes beigetragen und der Wärmeinhalt
des Brennstoffes vollständig ausgenutzt. Da die Sekundärluft durch die Düsen 55
im wesentlichen parallel zu den Knüppeln eingeführt wird, sind die brennenden Gase
oder die unv erbrannte Luft nicht unmittelbar auf die Knüppel gerichtet, wodurch
die Gefahr der Oxvdation vermieden ist.
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Der Feuerraum, der von verhältnismäßig erheblicher Weite und Länge
ist, ermöglicht eine wesentliche Ausdehnung der Gase, was gleichfalls dazu beiträgt,
ihre Geschwindigkeit zu mäßigen. Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, im Feuerraum
einen Druck aufrechtzuerhalten, der höher ist als der außerhalb des Ofens herrschende,
wodurch der Eintritt von Luft durch das Austragende des Ofens verhindert wird.
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Durch den erweiterten Feuerraum und das zeitweilige Zurückhalten der
Gase in ihm wird eine im wesentlichen vollkommene Verbrennung der Gase erreicht,
für die genügend Luft zur Unterstützung der Verbrennung vorhanden ist.
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Wie erwähnt, ist es wenigstens in einigen Fällen vorteilhaft, das
Brenngas im Überschuß (beispielsweise 2o11, überschüssiges (ras) zuzuführen und
dadurch eine stark reduzierende Atmosphäre im Feuerraum 45 aufrechtzuerhalten, wo
die Knüppel der größten Hitze ausgesetzt sind, so daß im wesentlichen eine Oxydierung
der Knüppel verhindert wird. Eine vollständige Verbrennung vor Berührung der Gase
mit den Knüppeln in der Kammer 45 ist auch deshalb erwünscht, weil, wenn die Verbrennung
in unmittelbarer Nähe der Knüppel stattfindet, bekanntlich die Bildung von Glühspan
und anderen unerwünschten Stoffen auf den Knüppeln die Folge ist.
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Die Knüppel werden von den Beschickungsöffnungen 17a längs der Gleise
23 durch beliebige geeignete Mittel mit der für die Erhitzung erforderlichen Geschwindigkeit
vorgeschoben.
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Die Wanderung der Knüppel durch den Feuerraum 45 erfolgt verhältnismäßig
langsam, damit die dort herrschende größere Hitze sie vollständig durchdringen kann.
Wenn die Knüppel den geneigten Teil 23a des Schienenweges erreichen, gleiten sie
unter der Einwirkung der Schwere nach unten an der Klappe -"6 vorbei und werden
auf die quer angeordneten Förderrollen 28 abgelegt, durch die sie den weiteren Behandlungsstellen
zugeführt werden.
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Die Anwendung mehrerer quer angeordneter Lufteinlaßrohre 37, die je
mit einem Überwachungsventil ausgerüstet sind, ermöglicht die Regelung oder Überwachung
der Hitze in der Querrichtung des Feuerraumes und setzt den Bedienungsmann in den
Stand, die Querverteilung der Hitze im Feuerraum zu überwachen.
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Durch die Einführung von Brenngäs im Überschuß zu der Menge, die mit
der zugeführten Luft verbrannt werden kann, wird einerseits die mittlere Flammentemperatur
verringert, andererseits eine reduzierende Atmosphäre aufrechterhalten.
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Aus der Feuerkammer 45 strömen die Gase durch den verengten Ofenteil
53, und zwar sowohl unterhalb wie oberhalb der Knüppel. Die verengte Kammer
faßt die nach außen strömenden Gase zusammen und bringt sie dichter an die Knüppel
heran, wodurch die in den Gasen enthaltene Wärme wirksamer zur Vorwärmung der Knüppel
ausgenutzt wird. .
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Durch die Düsen 24 kann Luft im wesentlichen parallel zu den Barüberliegenden
Knüppeln eingeführt werden. Diese Luftzufuhr veranlaßt und unterstützt die Strömung
von Gasen und unverbranntem Brennstoff aus dem Feuerraum in die Querkanäle 22 unterhalb
der Knüppel. Diese Gase werden dann von den 'Luftstrahlen durch die Durchgänge zwischen
den Wänden 2o unterhalb der Knüppel getrieben, wobei die zusätzliche Luftzufuhr
die Verbrennung etwa unverbrannter Gase ermöglicht und den Umlauf dieser Gase unterhalb
der Knüppel in Zusammenwirkung mit den oberhalb der Knüppel strömenden Gasen sichert.
Weitere Gase können nach unten durch die Nischen 66 quer durch den Durchgang 67
strömen, um dann durch die Kanäle zwischen den Wänden 2o zu fließen.
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Luft kann ferner durch die Düsen 58 in der Nähe der Beschickungsöffnung
17a zugeführt werden. Dadurch werden die Verbrennung etwa noch unverbrannter Gase
vor ihrem Austritt in den Schornstein bewirkt und der Austritt von Gasen durch die
Beschickungsöffnung 17a verhindert. Eine etwaige durch die Einführung von Luft durch
die Düsen 58 veranlaßte zusätzliche Verbrennung erhöht die Hitze der verbrannten
Gase, bevor sie den Rekuperator 47 bestreichen, so daß die Heizwirkung solcher Gase
ausgenutzt und die Vorwärmung der Verbrennungsluft erheblich unterstützt wird.
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Es wird für zweckmäßig gehalten, die Düsen 55 zu benutzen, wenn ein
reicheres Gemisch
in den Feuerraum ein,-efi.ihrt wird. so claß
die Heizwirkung der gröijeren \Ien,e unverbrannter Gase ausgenutzt wird. be\-or
tlie Gase durch den verengten ejfenteil 53 streichen.