DE847913C

DE847913C - Industrieofen

Info

Publication number: DE847913C
Application number: DEP47788A
Authority: DE
Inventors: Paul Wolf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-07-05
Filing date: 1949-07-05
Publication date: 1952-08-28

Description

Industrieofen

Zum Betrieb von Industrieöfen sind die ver-

schiedensten Brennstoffe bzw. Brennstoffgemische

gebräuchlich. I>ie Erfindung beziebt sich auf alle

Systeme, die mit festen, flüssigen oder gasförmigen

Brennstoffen betrieben werden. Der Einfachheit

halber soll die 1?rfindutig nur in bezug auf einen

Gasindustrieofen erläutert werden.

bei den neuesten mit Gas betriebenen Industrie-

öfen, z. 13. Schiniedeöfeii, wird auch heute noch das

Gas-Luft-Gemisch mit den Gas- und Luftschiebern

von 1-land geregelt. Diese Handhabung bedingt,

claß die Hinstellung nur sehr gros> den notwendigen

1Iischungsverhältnissen angepaßt werden kann.

blan ist dabei auf das Gefühl des den Ofen

I3edienendeti angewiesen, der aber nicht den

wechselnden Heizwerten, den verschiedenen Gas-

drücken und verschiedenen Betriebsbedingungen

folgen kann. Er wird daher meist mit erheblichem

Brennstoffilberschnß fahren, womit sich durch den

Verlust einer großen NIerige nicht verbrannter

Brennstoffbestandteile und durch die Verschlackung

des Einsatzgutes ein sehr schlechter Wirkungsgrad

beim Betrieb der Ofen ergibt.

Aufgabe der Erfindung ist, ein Regelgerät zu

schaffen, das selbsttätig das Brennstoffgemisch des

Ofens auf das gewünschte beste Mischungsverhält-

nis einstellt und somit den Betrieb solcher Industrie-

öfen durch I,.rzielung eines hohen Wirkungsgrades

rentabel und wirtschaftlicher gestaltet, d. h. also

eine Verschwendung nicht ausgenutzten Brenn-

stoffes unterbindet.

Ein im übrigen bekannter Industrieofen ist

gemäß der Erfindung im wesentlichen dadurch ge-

kennzeichnet, daß ein dem Industrieofen parallel

geschaltetes Regelgerät, das ein verhältnisähnliches Verbrennungsgemisch wie der Industrieofen verbrennt und zur Vermeidung eines verlorenen, unverbrannten Brennstoffüberschusses und damit zur Erzielung eines günstigen Wirkungsgrades die Luftzufuhr zum Ofen und damit auch zum Brenner selbsttätig reguliert. Zum Betrieb des Regelgerätes ist es notwendig, zu dem dem Ofen verhältnisgleichen Verbrennungsgemisch eine bestimmte '.\lehrgasmenge zuzuführen.

Im einzelnen besteht die Erfindung darin, daß in dem zum Ofen parallel geschalteten Regelgerät eine Zweitverbrennung des überschüssigen Brennstoffes durch Zuführung von Außenluft stattfindet, wobei die erzielte Verbrennungswärme einen Wärmefühler betätigt, der seinerseits entsprechend der Verbrennungswärme die Drosselklappe der Luftzuführung für den Ofen zur Erzeugung des Betriebsgemisches öffnet bzw. die Luftzufuhr regelt.

Der Abzugschacht des Regelgerätes ist erfindungsgemäß zur günstigen Anordnung von Brennkammern S-förmig ausgebildet, wobei die Erstbrennkammer sieh am Eingang und die Zweitbrennkammer am Ausgang des S-förmigen Abzugschachtes befindet. Im Abzugschacht ist eine Abzapfstelle mit Schieber und Meßeinrichtung zweckmäßig, wodurch der eventuell gewünschte Brennstoff überschuß eingestellt werden kann, indem nämlich entsprechend der abgezapften Menge weniger Abgase in die Zweitbrennkammer gelangen, wodurch die Luftzufuhr stärker gedrosselt wird und im Ofen ein größerer Gasüberschuß erzielt wird. Die Entzündung des Brennstoffgemisches kann durch beliebige Zündung erfolgen, so z. B. durch eine Art Initialzündung, indem eine kleine abgezweigte Menge des Brennstoffgemisches zur Zündung benutzt wird, oder durch Fremdzündung, z. B. durch elektrischen Strom über eine Zündkerze. Ein Fenster in der Nähe der Erstbrennkammer gestattet eine Entzündung der Zündflamme und eine Beobachtung der Verbrennung. Um einen genauen Einblick in die Vorgänge im Ofen und im Regelgerät zu erhalten, sind in alle Abzweigleitungen Drosselschieber mit Meßeinrichtüngen eingebaut, wodurch eine genaue Kontrolle und Einstellung des Mischungsverhältnisses des Brennstoffgemisches ermöglicht wird. Ein weiteres Kennzeichen der Erfindung besteht darin, daß die Luftzufuhr vermittels eines an sich bekannten Ventilators durch eine beliebige, dem Bedarf angepaßte Abdeckung der Lufteingangsöffnungen des Ventilators regelbar ist, daß die dem Luftbedarf angepaßte Abdeckung der Lufteingangsöffnung des Ventilators über ein Hebelgestänge durch den Wärmefühler am Ausgang der Zweitbrennkammer im Regelgerät erfolgt und daß nicht abdeckbare Öffnungen am Ventilatoreingang die Zufuhr bestimmter Mindestluftmengen sichern. Durch diese Steuerung der Luftzufuhr erzielt man außer der Luftregulierung eine der Luftzufuhrmenge angepaßte Entlastung des Ventilatormotors. Die Wirkungsweise wird hei der genauen Beschreibung des Gerätes mitbeschrieben und kann hier unterbleiben.

Erfindungsgemäß ist man durch dieses selbst-

tätige Regelgerät nunmehr in der Lage, das Brenn-

stoffgemisch den jeweiligen verschiedenen Betriebs-

zuständen des Ofens, also von der kleinsten bis zur

größten Wärmezufuhr, anzupassen oder, wenn z. B.

ein Schmiedestück erwärmt werden soll, das be-

stimmte zu seiner Erwärmung erforderliche Brenn-

stoffgemisch einzustellen. Auch kann dadurch das

Brennstoffgemisch den wechselnden Gasdrücken im

Gasleitungsnetz und dem w@ecliselnden Heizwert des

Brennstoffes angepaßt werden.

Durch diese selbsttätige Regulierung des Brenn-

stoffgemisches wird immer, dem Betriebszustand

des Ofens angepaßt, der größte Wirkungsgrad

erzielt. Das bedeutet eine außerordentliche Brenn-

stoffersparnis, da ein LTherschußfahren ausge-

schlossen ist.

In der Zeichnung ist auf zwei Blättern ein Gas-

industrieofen als Ausführungsbeispiel dargestellt.

Es zeigt

Abb. i einen Ofen mit Regelgerät,

Abb. 2 einen Wärmefühler,

Abb.3 eine regelbare Abdeckung der Luft-

erzeugungsöffnung am Gebläse.

In den Ofen i führen eine Luftleitung 2, die

durch einen Rekuperator 3 geleitet wird, und eine

Gasleitung 4, die durch einen Schieber 5 absperrbar

ist. Beide Leitungen sind in zwei Arme aufgespalten,

von denen je einer in eine Brennerdüse 6 mündet.

Am Ausgang der Brennerdüse 6 entsteht beim I3e-

trieb des Ofens ein Gas-Luft-Gemisch, dessen Ver-

brennungswärme den Ofen erhitzt. Die Luftzufuhr

erfolgt durch ein Gebläse 7. Insoweit ist ein Gas-

industrieofen bekannt. Bei ([,er bisherigen Aus-

führung der Ofen regelte man das Gas-Luft-Gemisch

von Hand durch Betätigung von Schiebern. Die

Einstellung konnte aber nur sehr grob sein, da keine

Möglichkeit bestand, den verschiedenen Verhält-

nissen des Gas-Luft-Gemisches,hervorgerufen durch

die Schwankungen des Gasdruckes im Leitungsnetz,

durch die Unterschiede in der Dichte und durch die

Wechsel des Heizwertes des Gases, durch Handein-

stellung jeweils zu folgen. Meist wurde mit erheb-

lichem Gasüberschuß gefahren. Die Wirtschaftlich-

keit und Rentabilität eines solchen Ofens war durch

diesen sehr schlechten Wirkungsgrad ebenfalls sehr

schlecht. Erfindungsgemäß wird durch ein selbst-

tätig arbeitendes Regelgerät dieser :Mangel beseitigt.

Das Regelgerät 8 ist durch Stichleitungen y und io,

die bezüglich ihres Innendurchmesserverhältnisses

den Hauptleitungen angepaßt sind, an die Luft-

leitung bei i i und an die Gasleitung hei 12 an-

geschlossen. Die beiden Abzweigungen 9 und io

sind in dem Regelgerät 8 zu einer Brennerdüse zu-

sammengefaßt, münden in die Erstbrennkammer 13

und sind beide durch Schieber 14 und 15 mit Meß-

einrichtungen absperrl)ar. Um das Gerät regelbar

zu erhalten, auch bei Erreichung eines idealen Ver-

brennungsgemisches, wird ständig eine bestimmte

Menge Gas mehr zugeführt. In der 1?rstbrenn-

kammer 13 entsteht somit ein ähnliches Mischungs-

verhältnis des Gas-Luft-Gemisches wie im Innern

des Ofens. Die Erstbrennkammer 13 befindet sich

am Eingang eines S-f0 gekrümmten Abzug-

schaclites i0, an dessen Ausgang eine Einrichtung

zur Ztveitvcrl>reiitiung getroffen ist, die im weiteren

als Zweitlirennhammer 17 bezeichnet wird. Zu der

Erst- und Z\\ °itlirennkanimer 13 und 17 führen von

der Luft- und (rasleit1111#1ll 2 und .1 Abzweigungen IS

und ic, die sich wieder teilen und von dessen je

eine in (lcii beiden N'erhrennuugskammern 13 und 17

in die Zünder 20 und 21

An dem

Zünder 2o wird ztiniiclist die Zündflamme durch das

F3e(iliachtungstenster 22 entzündet. Durch diese

Zündflamme wird zuniiclist das Gas-Luft-Gemisch,

(las in die I,reniik,-iminer 13 einstriimt, zur Fnt-

zündung gehraclit. 1)a stets ein C';asiil>erscliuß vor-

ha1l(leti ist, wird (las Hreiinstoffgeinisch nicht rest-

los verl)raiint, u11(1 "s bleibt ein größererIZestliestatid

von brennbaren Teilen des Gases übrig, der durch

den S-förniig gekrümmten Abzugkanal abströmt.

/\ti dem _\tisgati" des Abzugkanals wird diesen

Brcntistoffrückstiinden Frisclilttft von außen durch

die Düse 23 zugeführt, wodurch in der Zweitbrenn-

1;<inini@r 17 criieut ein Gas-Luft-Gemisch erzeugt

wird. I)ie dort brennende Zündflamme bringt auch

(lieses (@as-l.uft-(@emisch zur

das mit

(lcr der überschüssigen Gasmenge entsprechenden

\\'ürmeentwiclaung verbrennt. Diese Wärme er-

wärmt in entsprechendem Maß den Wärmefühler

24. Dieser \\'ärinefühler 24 besteht beispielsweise

ini dargestellten Fall aus einem Kohlestab 25 und

eii1C1- @letallliiilse 20. Metall u11(1 Kohle sind zwei

Stoffe, die in ihrer 1_ängenausdehnung durch die

:itiße1-()i-(Ieiitlic'li verschiedenen .'-#tisdehnutigskoeffi-

zieiiteii bei I?r@@ <irmung erheblich voneinander ab-

weiclien. Die gleiche Wirkung wird ohne weiteres

auch durch irgendwelche anderen Mittel erreicht,

z. ß. durch Bimetallstreifen. Dieser Wärmefühler

arlwitet mit seinen Bestandteilen Kohlestab und

1tet2illinantcl lief Erwärmung auf ein Hebelsystem

27, (las (ltircli eine Kette 28 oder ein anderes Zug-

mittel eliie .\1)(lerkting 29 der Lufteingangsöffnung

30 a111 (rel>lä5e 7 betätigt. Da der Wärmefühler

it11mer 111c111- (i(ler weniger stark erwärmt wird, stellt

er auch die :\h(lecktitig 29 bei Erreichung eines

@Iittclwcrtcs als günstigsten Betriebszustand auf

eine \littelstelltiiig ein, so daß ein Folgen der Al>-

(lecktiiig (lein Betriebszustand entsprechend immer

erfolgen kaiiii. Hei wechselnder Erwärmung des

\\'iirniefiil1lers 24 wird ihrer (las Hebelgestänge 27

1111(l deii l@etteiiztig 28 durch die Lätigenausdehnunn

de.,; \\'ürniefiililei-s 24 die 1.ufteingangsöffnung 30

des \-etitilat(irs 7 inelir ()der weniger geöffnet, wo-

durch inelir oder weniger Luft in das Ofeninnere

u11(1 somit auch in (las Regelgerät eintreten kann.

Diese sich aliwcchselnden \'()rgünge evtl. mit Hilfe

von I):impfungsglicdcrn pendeln sich in verhältnis-

niül.iig kurzer Zeit <tut einen Mittelwert, der be-

stimmt t\-ird durch den bestimmten Gaszuschuß im

Regelgerät, ein. s() (laß verhältnismäßig rasch eine

Bertiliigun- bei (lein giinstigsten Nerbrennungs-

gemisch eintritt und der Ofen seinen Dauerbetriebs-

zustand erreicht liat. Dieser Regler ist nun ohne

weiteres in der 1_age, verschieden großen Gas-

drücken u11(1 verschiedenen Heizwerten des Gases

bei der Regulierung des Gas-Luft-Gemisches folgen

zti können.

An dem S-förmigen Krümmer befindet sich im

zweiten Bogen eine Abzapfstelle 31, mit deren Hilfe

genau einstellbar ein Gasüberschuß als geforderter

Betriebszustand erzielt werden kann, und zwar

indem eine bestimmte Menge Gas abgezapft wird.

I.)adurcli gelangt entsprechend weniger Gas in die

Zweithrennkammer. Die Verbrennungswärme ist

geringer, der Wärmefühler dehnt sich weniger aus,

die 1_aftztiftilir wird mehr gedrosselt, als es dem

Normalfall entsprechen würde. Der Ofen erhält

also einen bestimmten Gasüberschuß. Außerdem

befindet sich noch an der tiefsten Stelle des

S-förtnigen Krümmers ein Aufnahmebehälter 32 für

wässerige Rückstände aus der Verbrennung des

Gemisches. Dieser Behälter 32 kann durch einen

Sperrschieber von Zeit zu Zeit entleert werden.

Eine Feder 33 an der Abdeckklappe am Luft-

eingang des Gebläses sorgt dafür, daß der Ketten-

zug 28 stramm gehalten wird. Um bei vollständiger

Abdeckung des Gebläses eine gewisse Mindestluft-

zufulir zu gewährleisten, sind kleinere, nicht ab-

deckbare Luftzutrittsöffnungen 3.4 am Gebläse 7

vorgesehen. Durch die bteßeinrichtungen an den

Schiebern 14 und 15 in den Stichleitungen 9 und lo,

die zu dem Regelgerät führen, ist man in der Lage,

jederzeit (las an der Erstbrennstelle vorhandene

Gas-Luft-Gemisch kontrollieren zu können. Man

kann außerdem dadurch das Gerät z. B. auf be-

stimmte Gasprozente eichen. Durch diese selbst-

tätige Einrichtung wird nun erreicht, daß keine

Gasversciiwen(lung mehr erfolgt, wodurch der

günstigste Wirkungsgrad der für den Ofen über-

liaupt erreichbar ist, erzielt wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Regelgerät für mit festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen betriebene Industrie- öfen, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Ofens zwei hintereinandergeschaltete mit einem Fenster versehene Brennkammern angeordnet sind, die mit den Hauptgas- und Luftleitungen des Ofens in Verbindung stehen und in deren erster (13) ein dem Betriebsbrennstoffgemisch verhältnisähnliches Brennstoffgemisch, in der zweiten Brennkammer (17) die noch übrig- bleibenden unverbrauchten Abgase unter Frisch- luftzufiihrung zur Verbrennung kommen, und daß in dieser ein durch die erzeugte Verbren- nungswärme betätigter Wärmefühler (2.1) vor- gesehen ist, der die Luftzufuhr zur Ofenanlage so regelt, daß sich ein günstiges Betriebsbrenn- stoffgemisch ergibt, wobei zur Sicherung einer ständigen Regelbereitschaft eine bemessene zu- sätzliche Gasüberschußmenge zugeführt wird. 2. Regelgerät nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, daß bei gasförmigen, staub- förmigen und flüssigen Brennstoffen von den Hauptzuleitungen (2 und .4) zum Ofen (i)

Abzweigungen (9 und io) vorgesehen sind, die zur Erstverbrennung in eine Brennkammer (13) im Regelgerät (8), deren Abzugschacht (16) in eine Zweitbrennkammer (17) mit Frischluftdüse (23) zur regelnden Zweitverbrennung mündet, führen. 3. Regelgerät nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzugschacht (16) zur günstigen Anordnung der Ersthrennkammer (13) am Anfang und der Zweitbrennkammer (17) am Ende des Schachtes (16) S-förmig aus- gebildet und verjüngt ist. 4. Regelgerät nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Brennkammern (13 und 17) Zünder (2o und 21) zur Entzündung der Gemische angeordnet sind, die aus dem ofen- eigenen Brennstoffgemisch oder durch fremde Zündmittel gespeist werden. 5. Regelgerät nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abzapfstelle (31) mit Schieber und Meßeinrichtun-g im Abzugschacht (16) angeordnet ist, die ein bestimmtes ein-

gestelltes Überschußverfahren des Ofens (i) ge- stattet. 6. Regelgerät nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zuführungen zum Regelgerät (8) Schaltorgane eingeschaltet sind, die eine Einstellung des gewünschten Betriebs- gemisches vor Inbetriebnahme des Ofens (i), genaue Beobachtung des Mischungsverhältnisses und eine Eichung des Regelgerätes (8) gestatten. 7. Regelgerät nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zweitl>rennkammer (17) ein Wärmefühler (24) angeordnet ist, der entsprechend der bei der Zweitverbrennung er- zielten Verbrennungswärme die Luftzufuhr zum Ofen (i) regelt. B. Regelgerät nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmefühler so aus- gebildet ist, daß er die Luftaustrittsöffnungen (30,34) eines als Gebläse für den Ofen dienenden Ventilators so steuert <laß eine Mindestluft- zufuhr gewährleistet ist.