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Turinofen mit Wärmeaustauschvorrichtung zum Glühen von Metallband
Die Erfindung bezieht sich auf das Glühen von breiten Bändern, das bekanntlich zweckmäßig
in sogenannten Turmglühöfen in einer Schutzgasatmosphäre vorgenommen wird. Bei einer
besonders guten Ausführung eines derartigen Turmglühofens wird das Band durch einen
langen, engen, senkrecht verlaufenden Längskanal, den sogenannten Einlaufkanal,
zu der im Ofenkopf befindlichen Glühzone geleitet,«
dort umgelenkt und durch
einen zweiten, daneben befindlichen Kanal, den sogenannten Austrittskanal, nach
unten geführt. Zwecks Wärmerückgewinnung wird zur Vorwärmung des einlaufenden und
zur Kühlung des auslaufenden Bandes ein Gaskreislauf in den beiden Längskanälen
erzeugt, der sich über die Längskanäle verbindende, oben und unten die belüftete
Wärmeaustauschzone begrenzende Querkanäle schließt. Die Erfindung betrifft die vorteilhafte
Ausgestaltung eines solchen Glühofens, insbesondere seiner Wärmeaustauschzone, derart,
daß eine besonders günstige Wärmerückgewinnung, eine große Betriebssicherheit und
gute Glühergebnisse erzielt werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht,
daß die Zuführungsstellen, an welchen das Gas der für den Antrieb des Kreislaufs
vorgesehenen Lüfter in die Längskanäle einströmt, derart angeordnet bzw. ausgebildet
sind, daß das Band auf beiden Seiten gleichmäßig vom zweckmäßig regelbaren Gasstrom
bespült wird; beispielsweise können seitlich in den das Band führenden Längskanälen
Gaseintrittsöffnungen solcher Form vorgesehen sein, daß sie das in den Kanälen geführte
Band zu beiden Seiten überragen; ferner ist es mireckmäßig, an den beiden an den
Bandrändern gelegeneu,
seitlichen Kanalwänden Gaseintrittsöffnungen
vorzusehen und das zur Kühlung und Vorwärmung des Bandes dienende Gas beiderseits
einzuführen. An Stelle von Öffnungen können auch ins Innere der Kanäle hineinragende
Düsen oder Rohre mit brausenartigen Verteileröffnungen vorgesehen sein, die das
Gas vorwiegend in der Längsrichtung des Bandes ausströmen und fortbewegen. Auch
können in der Nähe der Mündung der'Austrittsöffnungen oder in den Kanälen zusätzliche
Leitbleche vorgesehen werden.
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Es ist zwar schon ein Turniglühofen bekanntgeworden, bei dem die zu
glühenden Bänder -es handelt sich dort um mehrere Bänder-nach Verlassen eines oben
im Turm befindlichen Glühraumes durch eine Kühlzone geführt werden, in der die zur
Kühlung verwendete Luft vorgewärmt wird; bei dieser bekannten Einrichtung handelt
es sich jedoch nicht um eine Längsbelüftung eines Bandes durch einen es bespülenden
Gasstrom, vielmehr wird dort die Kühlluft in einem besonderen Kühlgehäuse bewegt,
und die Kühlwirkung ist nur eine indirekte und somit unzulängliche, während es beim
Gegenstand der Erfindung gerade auf eine möglichst wirksame Kühlwirkung ohne Beeinträchtigung
der Bandoberfläche ankommt. Abgesehen davon wird bei dieser bekannten Einrichtung
die durch den Kühlvorgang vorgewärmte Luft auch nicht zur Vorwärmung eines gegenläufig
einlaufenden Bandteils, sondern zur- Verbesserung des Verbrennungsvorgangs im Flammenraum
der Glühzone verwendet.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Wärmeaustauschzone beim
Turmofen gemäß der Erfindung ergibt sich dadurch, daß die Gaszuführungsstellen etwa
in der ' Mitte der Längskanäle der Wärmeaustauschzone vorgesehen sind. Eine derartige
Anordnung der Gaseintrittsöffnungen hat neben dem Vorteil einer gleichmäßigen Belüftung
des Bandes über seine ganze Länge in den Längskanälen auch noch den weiteren Vorteil,
daß der Druck der umzuwälzenden Gase in der Nähe der Ein- und Austrittsstellen des
Bandes aus den Längskanälen verhältnismäßig gering gehalten werden kann, so daß
dadurch zugleich sowohl Gasverluste und das Eindringen von sauerstoffhaltiger Luft
in den Gasraum vermieden «erden können als auch ein Eindringen von bewegtem Gas
in die Glühzone verhindert wird.
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Eine zweckmäßige Ausführungsform der Belüftung ergibt sich dadurch,
daß an den Längskanälen kurzstreckige Abzweigleitungen (Umgehungsleitungen) vorgesehen
sind, in denen Lüfter angeordnet sind, während der Gasstrom im Längskanal an der
Stelle der Umgehungsleitung gedrosselt wird, so daß sich der Gaskreislauf durch
die oben und unten an den Längskanälen vorgesehenen Querkanäle schließt. Zweckmäßig
werden dabei sowohl am aufsteigenden als auch am abwärts geführten Bandteil auf
beiden Seiten der Längskanäle derartige Umgehungsleitungen mit eingebauten Lüftern
vorgesehen. Dabei können die Umgehungsleitungen finit Vorteil knieförmig ausgebildet
und als Ventilatoren Zentrifugallüfter verwendet «-erden, die in der Kniestelle
derart eingebaut sind, daß der zur Gaszuführungsstelle hinführende Schenkel in radialer
Richtung an den Lüfter anschließt, während der die Ansaugleitung bildende Schenkel
in axialer Richtung und koaxial zum Lüfter verläuft.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ergibt
sich dadurch, daß der obere Querkanal verhältnismäßig breit und derart ausgebildet
ist, daß er eine Zwischenzone für direkten `'Wärmeaustausch des ein- und auslaufenden
Bandes durch Strahlung bildet, in der die Längskanäle des Bandes der Wärineaustauschzone
münden und in der eine Kühlvorrichtung für das aus der Glühzone kommende Band vorgesehen
ist- Diese Kühlvorrichtung ist zweckmäßig gegenüber dem zur Glühzone hin bewegten
Band auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet.
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Die Zeichnung zeigt beispielsweise einen Turmglühofen gemäß der Erfindung
in schematischer Darstellung, und zwar zeigen die Fig. i und 2 ein an der Stelle
x - x geteiltes Schnittbild durch den Turmglühofen senkrecht zur Bandebene in Richtung
der Linie .-1-B der Fig. 3 und .l, die ihrerseits ein an der Stelle y-y geteiltes
teilweises Ansichts- und teilweises Schnittbild durch den Ofen parallel zur Bandebene
darstellen, und zwar im oberen Teil der Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie C-C
der Fig, i, während der Schnitt im Mittelteil der Fig..f nach der Linie I-K der
Fig. 2 geführt ist. Die Fig. 5 zeigt einen nach der Linie G-H geführten Schnitt
der Fig. 2. Aus der Fig. 6 ist die Bandbelüftung durch die Lüfter näher zu erkennen.
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In dein in der Zeichnung dargestellten Turmofen ist die Wärmeaustauschzone
mit 1F bezeichnet, die Glühzone mit Gl., außerdem ist zwischen Wärmeaustauschzone
l f' und Glühzone GL eine Zwischenzone vorgesehen, die mit Zw bezeichnet
ist. Wie aus Fig. i ersichtlich, tritt das Band i unten in den meist aus Blech bestehenden
Eintrittskanal 2 der Wärmeaustauschzone 1-i;' ein. Es durchläuft die Zwischentone,
wird über die obere Umlenkrolle 3 umgeleitet, über die Rolle q. gegen seinen einlaufenden
Teil geführt und zum Abkühlkanal 5 der Wärmeaustauschzone geleitet, den es bei 6
verläßt. Dabei wird im Einlaufkanal 2 und Auslaufkanal 5 der Wärmeaustauschzone
ein Gaskreislauf hervorgerufen, der einerseits unten durch den Querkanal 7 und durch
_einen oberen Querkana@ am Ende der beiden Längskanäle bei 8 sich schliefst. Zum
Antrieb dieses Gaskreislaufes
sind etwa in der Mitte der Längskanäle
2 und 5 der Wärmeaustauschzone Lüfter in knieförmigen Umgehungsleitungen vorgesehen,
wie aus Fig. q. bzw. Fig. 5 zu erkennen ist, und zwar zeigt die Fig. 4. die Anordnung
der Lüfter zur Umwälzung der Gase im Bandauslaufkanal5, während die Fig. 5 die Lüfter
zur Umwälzung des Gases im Bandeinlaufkanal2 erkennen läßt.
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Die an den Längskanälen vorgesehenen Abzweig- oder Umgehungsleitungen
sind in Fig. q. mit g, io, in Fig.5 mit 1i, i2 bezeichnet; in ihnen liegen die Lüfter
13 bzw. 14., die zweckmäßig von Gleichstrommotoren, d. h. regelbar angetrieben sind;
die Lüfterachse liegt etwa in Richtung der Achse des einen das Gasansaugrohr in
der Umgehungsleitung bildenden Schenkels g bzw.12 der Umgehungsleitung, während
die Gaszuführungsleitung in den radial zu den Lüftern abgehenden Schenkeln io bzw.
ii der Umgehungsleitung liegen, so daß bei der Umlenkung möglichst geringe Strömungsverluste
entstehen. Der Eintritt- des Gases aus den Umgehungsleitungen in die Längskanäle
erfolgt an den Zuführungsstellen 15 bzw. 16, die so - angeordnet und ausgebildet
sind, daß das Band auf beiden Seiten vom Gasstrom bespült wird. Ebenso überragen
die Gaseintrittsöffnungen 17 bzw. 18 der knieförmigen Umgehungsleitungen das Band
auf beiden Seiten. Außerdem sind, wie ersichtlich, die Umgehungsleitungen an beiden
Rändern des Bandes vorgesehen, wodurch erreicht wird, daß das Band an jeder Stelle
vom Gasstrom gleich stark und besonders wirkungsvoll bespült und somit eine besonders.
günstige Bandbelüftung erzielt wird. .
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Damit das Gas längs des Kanals der Wärmeaustauschzone strömt und nicht
etwa an der Abzweigstelle im Längskanal ein Strömungskurzgchluß entsteht, ist dort
ein aus Fig. 2, 4. und 5 erkennbarer Strömungswiderstand vorgesehen, der dadurch
gebildet wird, daß im Längskanal am Band zwischen den Abzweigstellen der Umgehungsleitung
Rollen vorgesehen sind, die mit einem Asbestgeflecht o. dgl. umgeben werden. Die
Ausführungsform gemäß der Fig.5 entspricht in ihren wesentlichen Teilen derjenigen
der Fig.4, mit dem Unterschied, daß dort das Gas in der anderen Richtung umgewälzt
wird, wie aus der Pfeilrichtung der Gasströmungspfeile ohne weiteres zu erkennen
ist.
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Die Fig. 6 zeigt in schematischer Weise eine Draufsicht auf die von
den Lüftern 13 kommende Gasströmung, wie sie zum Auslaufkanal s geleitet ist, sowie
eine Draufsicht auf die zu den Lüftern 1.1 vom Einlaufkanal 2 geführte Gasströmung,
wie sie sich in den nebaneinander angeordneten Schenkeln der knieförmigen Umgehungsleitung
sowie in den nebeneinanderliegenden Längskanälen abspielt. Mit i ist dort wieder
das Band bezeichnet, i0 sind die oberen Schenkel der Umgehungsleitung, 1'5 die Gaszuführungsstellen
im Bandauslaufkanal 5 ; ebenso sind im unteren Teil mit i2 die oberen Schenkel der
Umgehungsleitung bezeichnet, durch deren Gaseintrittsöffnungen 18 das Gas zu den
Lüftern 1q. strömt.
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Um bei der durch die Erfindung ermöglichten starken Gasumwälzung in
der Wärmeaustauschzone ein schädliches Eindringen von bewegtem Gas in die Glühzone
zu verhindern, ist der obere Querkanal, in dem sich bei 8 der Gaskreislauf zwischen
den beiden Längskanälen schließt, als Zwischenzone Zw ausgebildet. Zweckmäßig ist
in dieser Zwischenzone Zw auf der dem einlaufenden Band gegenüberliegenden Seite
des vom Glühraum kommenden Bandes eine Kühlvorrichtung K vorgesehen. Diese besteht
aus einem Rohrsystem, das seinerseits, z. B. bei 2o, an die Druckleitung des Lüfters
angeschlossen ist und bei 21 wieder in den das Band umgebenden Gasraum mündet. Der
Kühler Ii hat den Zweck, das aus der Glühzone kommende Band, das von dem einlaufenden
Band auf der einen Seite gekühlt wird, auch auf seiner gegenüberliegenden Seite
zu kühlen, um dadurch ein Durchbiegen und Verwerfen des Bandes zu verhüten und somit
eine gleichmäßige Gasströmung im belüfteten Teil des Längskanals 5 sicherzustellen.
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Zwecks vorteilhafter Abgrenzung der Zwischenzone Zw von der Glühzone
Gl sind des weiteren Abschirmteile 22 vorgesehen, auf deren mittlerem ein hitzebeständiger,
die Form einer Zwischenwand aufweisender Träger 23 für die in die Mitte der Glühzone
angeordneten Heizwiderstände vorgesehen ist.
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Wie ersichtlich zeigt der dargestellte Ofen eine besonders günstige
Ausgestaltung der @'färmeaustauschzone eines Turmglühofens mit im Innern gegenläufig
geführtem Band, die eine sehr günstige Wärmerückgewinnung und dadurch einen besonders
hohen Wirkungsgrad bei besonders guten Glühergebnissen gestattet, insbesondere ist
es durch die Erfindung möglich, mit einem solchen Ofen verhältnismäßig einfacher
Konstruktion und geringen Wärmebedarfs geglühtes Band zu erhalten, das keiner nachträglichen
Behandlung bedarf.