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Gasbeheizter Ofen zum Glühen o. dgl. Das Ziel der Erfindung ist die
Umgestaltung von gasbeheizten Öfen, wie sie zum Glühen und Wärmen in der Metallverarbeitung,
zum Rösten und Brennen von Stoffen der chemischen Industrie Verwendung finden, die
in ihrer jetzigen Ausbildung deswegen unwirtschaftlich arbeiten, weil ein großer
Teil der zugeführten Wärme in Form von Wärmeableitung oder Strahlung durch die den
Ofen begrenzenden Wandungen verlorengeht. Eine Wiedergewinnung dieser Wärme soll
dadurch stattfinden, daß diejenigen Wandungen des Ofens, die nicht zum Anbringen
von Ofentüren oder für Bedienungszwecke des Ofens Verwendung finden, in ihrem inneren
Teil gasdurchlässig ausgebildet werden, so daß Gas und Luft, bevor sie zur Vereinigung
gebracht werden, oder einer der beiden Stoffe den gasdurchlässigen Teil der Wand
im wesentlichen parallel und entgegengesetzt zu dem dort herrschenden Wärmegefälle
durchstreichen. Dabei soll die Wärme, die in dem Mauerwerk der Wandungen von dem
Brennraum des Ofens nach außen wandert, die vorzuwärmenden gasförmigen Stoffe in
den frei bleibenden Kanälen, Spalten, Öffnungen usw. vorwärmen.
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Man hat bereits bei Kohlenstaubfeuerungen die Ofenwändungen, und zwar
den zwischen Kühlraum und Brennraum liegenden Teil, mit feinen Löchern versehen,
so daß die Luft aus dem Kühlraum in den Brennraum eintreten konnte. Man hat hierbei
jedoch nur an eine Kühlung der den Brennraum begrenzenden Wandungen, nicht an eine
Vorwärmung der Verbrennungsluft auf eine bei der Gasbeheizung übliche Temperatur
gedacht. Diese Einrichtung hat sich bei Kohlenstaubfeuerungen im übrigen auch nicht
bewährt, da Schlacke die zur Zuführung der Verbrennungsluft dienenden Löcher an
der Feuerseite schnell zuschmolz. Es ist ferner bekannt, die Verbrennungsluft dadurch
vorzuwärmen, daß . man sie durch schmale, innerhalb des dem Brennraum zugewandten
Teiles des Mauerwerkes angeordnete Kanäle u. dgl. hindurch unmittelbar in den Brennraum
eintreten ließ, wobei jedoch der Übelstand besteht, daß die Kanäle vom Brennraum
aus bald durch Flugasche usw. verstopft werden. Da sich diese Verstopfungen allmählich
und nicht in allen Wandteilen gleichmäßig einstellen, ergeben sich Ungleichmäßigkeiten
in der Luftzufuhr und damit auch in der Beheizung, so daß eine geregelte Flammenführung
unmöglich ist.
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Gemäß der Erfindung strömen die aus dem gasdurchlässigen Mauerwerk
austretenden vorgewärmten Verbrennungsstoffe nicht unmittelbar in den Brennraum
ein, sondern das gasdurchlässige Mauerwerk ist sowohl gegen die Außenluft als auch
gegen den eigentlichen Brennraum durch gasundurchlässige Wände getrennt. Gleichzeitig
sind zwischen dem gasdurchlässigen Mauerwerk und den an die Außenluft bzw. an den
Brennrauin grenzenden Wänden Verteilungs- bzw. Sammelräume vorgesehen, in welche
die gasförmigen Stoffe durch zweckmäßig eiserne Rohrleitungen eingeführt
werden.
In den meisten Fällen wird eine Einführung unter Druck nicht zu vermeiden sein,
da die Steinkanäle des gasdurchlässigen Mauerwerks dem Durchtritt der gasförmigen
Stoffe einen erheblichen Widerstand entgegensetzen. Da das übliche Mauerwerk auch
im verhältnismäßig kalten Zustande in gewissem Maße immer gasdurchlässig ist, werden
zweckmäßig die Außenwandungen noch mit einem Mantel aus Eisenblech umgeben. Aus
den auf der Innenseite des gasdurchlässigen Mauerwerks liegenden Sammelräumen wird
die Verbrennungsluft dann in Kanälen gesammelt und zu den eigentlichen Brennern
geführt, in denen Gas und Luft zur Vereinigung gelangen. Die Anwendung sinngemäß
gleicher Maßnahmen bei Tunnelöfen zum Brennen feuerfester Stoffe bildet bereits
den Gegenstand eines älteren Vorschlags, gehört jedoch nicht zum Stande der Technik.
Auf diese Ofenart erstreckt sich also die vorliegende Erfindung nicht. Gerade bei
den im Verhältnis zu keramischen Tunnelöfen kleineren Dimensionen, die bei den in
der Metallverarbeitung und in der chemischen Industrie gebräuchlichen Ofen vorherrschen,
spielen aber mit Rücksicht auf den bei kleineren Abmessungen überwiegenden Einfluß
der Oberfläche gegenüber dem des Rauminhaltes die Abstrahlungsverluste durch die
Begrenzungswände eine viel größere Rolle, so daß ihre Verminderung besonders wichtig
ist.
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Es versteht sich, daß die Aufenthaltszeit der Gase in dem zur Vorwärmung
dienenden gasdurchlässigen inneren Teil der Wandungen nicht zu kurz sein darf, damit
eine Vorwärmung stattfinden kann, wie sie zur Erzielung der notwendigen Verbrennungstemperatur
erforderlich ist. Außerdem muß die Oberfläche, an der die vorzuwärmenden Stoffe
entlangstreichen, genügend groß sein, um den Wärmeaustausch zustande zu bringen.
Da die Forderung einer langen Aufenthaltszeit durch Schaffung eines langen Gasweges
(etwa in Gestalt einer zickzackförmigen Führung der Gase) sich nur in begrenztem
Maße erfüllen lassen wird, so muß die zweite Forderung, nämlich die Schaffung möglichst
großer Berührungsoberflächen, weitgehend erfüllt werden, indem die Durchlässe für
das Gas hinreichend eng gewählt werden, da ja mit abnehmendem Querschnitt der Durchlaßöffnungen
deren Oberfläche bei gleichbleibendem Gesamtquerschnitt ständig wächst.
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Für die Ausbildung des gasdurchlässigen Mauerwerks ergeben sich verschiedene
Möglichkeiten. Um einen möglichst langen Gasweg zu erhalten, kann man beispielsweise
senkrecht zum Wärmegefälle verhältnismäßig dünne Platten so anordnen, daß zwischen
in der Längsrichtung aneinanderstoßenden Platten Zwischenräume verbleiben, wobei
diese Zwischenräume in der Richtung des Wärmegefälles gegeneinander versetzt #Lngeordnet
und die Gase auf diese Weise gezwungen sind, sich in einer etwa meanderförmigen
Bahn zwischen den Platten hindurchzubewegen. Man kann aber auch die Hauptströmüngsrichtung
des Gases beibehalten, indem die Öffnungen ungefähr in Richtung des Wärmegefälles
verlaufen, muß aber dann dafür sorgen, daß keine Wärmestrahlung unmittelbar nach
außen gelangen kann, was durch genügend kleinen Querschnitt der Öffnungen oder durch
geringe Abweichungen der Längserstreckung der Öffnungen von der Geraden erreicht
werden kann. Gasdurchlässiges Mauerwerk kann man z. B. in der Weise schaffen, daß
dünne Plättchen aus feuerfestem Werkstoff mit verhältnismäßig rauher Oberfläche
aufeinandergelegt werden, wobei die Richtung des Wärmegefälles in der Ebene dieser
Plättchen und der sich beim Aufeinanderlegen ergebenden Spalte liegen muß. Die Plättchen
können ebene oder auch wellenförmige Gestalt besitzen. In jedem Falle können die
Formlinge für diese Platten durch' die Strangpresse in größerer Anzahl gleichzeitig
hergestellt und in der üblichen Weise getrocknet und gebrannt werden. Derartige
Plättchen können in gewölbeartig ausgebildete Räume ohne weiteres eingesetzt und
bei Verschmutzung der Plättchen. oder bei Ausbesserung des Ofens leicht herausgenommen,
gereinigt oder auch durch neue ersetzt werden. Die gasdurchlässige Wandung kann
auch durch sogenannte Nadelsteine mit durchgehenden oder spiralförmigen Hohlräumen
gebildet werden.
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Zur Veranschaulichung der Erfindung ist in Fig. r ein Brennofen im
senkrechten Schnitt dargestellt, bei dem der größere Teil der Außenwände mit solchen
Erhitzerräumen ausgestattet ist, die die Abstrahlung der Wärme wesentlich vermindern
und Gas und Luft in der erforderlichen Weise vorwärmen sollen.
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Das äußere Mauerwerk :2 des Ofens ist von einem Blechmantel 3 umgeben
und wird durch Ankerständer z gehalten. An das Außenmauerwerk z schließen sich die
Verteilungsräume ¢ für das Gas und 5 für die Luft an, denen aus Druckgas- bzw. Druckluftleitungen
Gas bzw. Luft durch die Leitungen 6 bzw. 7 zugeführt werden. Die Erhitzerräume,
8 für das Gas, 9 für die Luft, die in einer oben näher beschriebenen Art ausgebildet
sein können, sind auf der dem Brennraum ro zugewendeten Seite an Sammelkanäle z
z für das Gas und 1a für die Luft angeschlossen, die gegen den Brennraum selbst
durch die gasundurchlässigen Wände 13 bzw. 1q. abgeschlossen sind und in der Nähe
der Ofensohle
sich in Brennürn i5 vereinigen. Nachdem das Gas-Luft-Gemisch
im Raum io zur Verbrennung gelangt ist, strömt es (durch nicht dargestellte Kanäle)
in die vier unterhalb der Ofensohle verlaufenden Abzugskanäle 16.
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Es ist leicht einzusehen, daß die Vorwärmung der Verbrennungsstoffe
um so höher ist, je schwächer die Wand 14 ausgebildet ist, die den Sammelraum 12
für die Verbrennungsluft von dem Brennraum io trennt.
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Fig. 2 zeigt in einem der oberen Hälfte von Fig. i entsprechenden
Schnitt ein Gewölbe, bei dem die Wand 14 besonders stark, Fig. 3 ein Gewölbe, bei
dem die Wand 14 besonders schwach ausgebildet ist. Erhitzerräume der in der Fig.
2 dargestellten Art sind daher bei geringer Vorwärmung nach der in Fig. 3 dargestellten
Art für möglichst weitgehende Vorwärmung der Verbrennungsstoffe geeignet. Man kann
innerhalb desselben Ofens sowohl Erhitzerräume der in Fig.2 als auch solche der
in Fig.3 oder Fig. i dargestellten Art verwenden und durch stärkere Inanspruchnahme
der Erhitzerräume von höherer oder geringerer Wirksamkeit die Vorwärmtemperaturen
beliebig verändern. Eine weitere Regelmöglichkeit für die Vorwärmtemperaturen liegt
selbstverständlich in der Geschwindigkeit, mit der die vorzuwärmende Luft die Erhitzerräume
durchstreicht. Sie kann ohne weiteres durch den Druck beeinflußt werden, unter dem
Gas und Luft den Brennern von außen zugeführt werden. Außer durch die Menge der
zugeführten Verbrennungsstoffe kann also auch durch die Art der Zuführung der Gang
des Ofens in weiten Grenzen beeinflußt werden.