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Verfahren zum Betrieb von direkt beheizten Tunnelöfen zum Brennen
von keramischem Gut, wie insbesondere Ziegeln, Dachziegeln und Steinzeug, und Tunnelofen
zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb
von direkt beheizten Tunnelöfen zum Brennen keramischer und verwandter Erzeugnisse
und einen Tunnelofen zur Durchführung des Verfahrens, der sich nicht nur für das
Brennen der bisher üblicherweise im Tunnelofen behandelten feinkeranvischen und
feuerfesten Erzeugnisse eignet, sondern auch für das Brennen von Massenware, wie
Ziegeln, Dachziegeln und Steingut, für die die bekannten Tunnelofenkonstruktionen
aus den verschiedensten Gründen wenig geeignet waren und sich daher nicht einführen
konnten.
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Die Erfindung bezweckt, einen Tun cl,afen zu schaffen, der mit erweiterten
Anwendungsmögliichkeiten die Vorteile einer vorzüglichen Wärmeausnutzung bzw. günstigster
brenntechnIschzr Eigenschaften verbindet und es ermöglicht, ein fehlerloses Erzeugnis
ohne Ausfälle, mixt größerer Leistung und dabei einer geringeren Baulänge des ganzen
Ofens gegenüber bekannten Ofen gleicher Leistung, d,. h. geringerem Platzbedarf
und Herstellungskosten, zu erzeugen.
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Einer der wesentlichsten Nachteile der bekanntere Tunnelöfenkonstruktionen
ist der ihrer diokontinu@ierlichen Arbeitsweise, bei welcher d-as Gut jeweils in
Zeitabständen um. je eine Bremivagen..-1 änge durch den Ofienkarnal vorgestoßen
wird, während es in den Stoßpausen in Ruhe verbleibt.
Hierdurch
ergibt sich, insbesondere im Bereich der Vorwärmzone, bei dem nur unvollkommen vorgetrocknetem
Gut, insbesondere im. Fall von dickwandiger- und feinporiger Ware, die Gefahr von
Abplatzungen bzw. Trockenrissen. Ferner ist es in für die Leistung des Tunnelofens
nachteiliger 'Veise notwendig, die Zeitdauer der Stoßpausen mit einer gewissen Zeitreserve
zu bemessen, um unbedingt zu sichern, daß jeweils vor dem nächsten Stoßen die vorgeschriebenen
Temperaturen wieder erreicht sind.
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Ein weiterer Nachteil dieser bekannten und üblichenBetriebsweise ist
es, daß zwecksAbschlusses des Ofenkanals gegen die Außenatmosphäre am Ein- und Ausfahrtsende
des Ofens komplizierte Schleusen notwendig sind, die mit entsprechendem Zeitaufwand
vor jedem Stoßen geöffnet und anschließend wieder geschlossen werden müssen,.
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Hierd-uTCh entstehen außerdem große Wärmeverluste. Ferner wird hierbei
währenddes. Stoßeis der Brennwagen, meist aber außerdem auch in den Stoßpausen,
in für den Brennvorgang nachteiliger Weise mit bewegter Ofenatmosphäre gearbeitet.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß, entgegen den bisherigen
Anschauungen, Vorbedingung für einen optimalen Verlauf des Brennvorgangs ein möglichst
gleichmäßiger, praktisch kontinuierlicher Vorschub der Brennwagen ist und daß ferner
vermieden werden muß, daß das Gut unkontrollierbaren Einflüssen durch Strömungen
der bewegten Ofenatmosphäre oder Eindringen von Kaltluft, vor allem in den Temperaturstufen,
in denen, es besonders empfindlich ist, ausgesetzt wird.
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Von den Temperaturbereichen, in dienen das Gut besonders empfindlich
ist, ist neben anderen vor allem der gefährlich; innerhalb dessen das Gut bis auf
den kritischen Punkt, in dem die Umkristallisation von a-Quarz zu ß-Quarz erfolgt,
d. h. um etwa 575° herum, abgekühlt wird. Ein anderer kritischer Temperaiturberei.ch
ist der von z8o bis 25o°.
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Gemäß der Erfindung wird, auf diesen Erkenntnissen aufbauend., der
Tunnelofen unter, praktisch kontinuierlichem Vorschub der Brennwagen durch den Ofenkanal,
betrieben und hierbei ohne Anwendüng ortsfester Abschlußorgane der Abschluß der
gegeneinander nicht abgeschlosisenen Vorwärm-, Brenn- und Kühlzone gegen die Außenatmosphäre
durch nur über je kurze Abschnitte im Bereich des Einfahrts- und Ausfahrtsendes
von den Brennwagen mitgeführte Scheidewände aufrechterhalten.
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Diese Scheidewände werden auf die den Brennwagen vor der Einfahrt
aufgesetzt und bei Erreichen des Ofenabschnittes, in lern die Austrocknung des Gutes
beendet ist und der scharfe Temperaturausstieg beginnt, entfernst, um. anschließend
an den indirekt gekühlten Teil der Kühlzone wieder aufgesetzt zu werden und nun
den Ofenkanal gegen das Ausfahrtsende, in welchem die letzte direkte Kühlung durch
eingesaugte Außenluft erfolgt, abzuschließen. Diese Scheidewände allein würden jedoch
nicht ausreichen, tun den dichten Abschluß zu gewährleisten; sie wirken daher mit
Abdichtungsmitteln im Ofenkanal zusammen, die streckenweise so angeordnet sind,
daß in jeder Stellung der bis auf die kurzen Pausen, die durch die Entfernung der
Scheidewände bedingt sind, kontinuierlich vorgeschobenen Brennwagen immer wenigstens.
eine dieser Schelidewände bzw. Schieber im Bereich des: Einfahne- und des Ausfahrtsendes
des Ofenkanals in abschließendem Sinne wirksam ist. Die Scheidewände machen gleichzeitig
die sonst notwendigen Einfahrt- und Ausfahrtschleusen überflüssig.
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Es ist offensichtlich, daß diese Anordnung nichts mit den bekannte%
auf die Bmennwagien aufgebauten Schildwänden zu tun hat, die bei mit bewegter Ofenatmosphäre
arbeitenden Ofen lediglich das Brenngut vor der unmittelbaren strömenden Einwirlmng
der Feuergase schützen sollen. Auch die ebenfalls bekannten:, auf die Brennwagen
aufgesetzten und an gewissen Stellen des Ofenkanals zu entfernenden Schieber, die
bei einem nicht kontinuierlich bebriebe@nen Tunne@lo-fen mit am Ein- und, Ausifa
irtsende vorgesehenen. omts-festen Schiebern verwendet werden, um während des Ziehrens
der ortsfesten Schieber eine gewisse Abdichtung gegen die Außenatmosphäre am Ein-
und Ausfahrtsende aufirechtzuerhatten_, dienen nicht, dem Zweck der Erfindung.
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Die Erfüllung der Forderung, die Behandlung des Brenngutes in den
einzelnen Zonen in peaktisch ruhender Ofenatmosphäre durchzuführen, d. h. die axiale
Luftbewegung auszuschalten, macht es ferner erforderlich, Maßnahmen zu treffen.,
um einen Luftaustausch zwischen Begehungskanal und Brennkanal, der bei den bekannten
Ofenkonstruktionen in; so hohem Maße erfolgt, daß schon hierdurch einerseits die
Möglichkeit einer planmäßigen Regelung der atmosphärischen Verhältniisse sehr stark
beeinflußt wird, und der außerdem infolge des stichflammenartigen Auftreffens der
eintreffenden Kaltluft auf das Gut zu Kühlrissen führt, zu verhindern.
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In der Brennzone, in der ein gewisser Überdruck herrscht, werden die
atmosphärischen Verhältnisse unter Ausschluiß einer Einwirkung von anderen Zonen
und der Außenluft her ausschließlich durch den Verbrennungsdruck der Feuerung, beispielsweise
also der Gasbrenner, geregelt. Dabei wird ein möglichst geringer Zug aufrechterhalten,
der lediglich dazu ausreicht, die Abgase zu entfernen.
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Die Änderungen, die bei den an sich bekannten Tummlofenkonstruktionen
vorzunehmen sind, um sie im Sinne des Verfahrens nach der Erfindung betreiben zu,
können., sind an sich nicht erheblich, so daß es daher auch leicht möglich ist,
vorhandene Tunnelöfen entsprechend: umzubauen.
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Nachstehend wird die Erfindung im einzelnen an Hand der Abbildungen
beschrieben, die ein Ausführungsbeispiel eines Tunnelofens zur Durchführung des
neuen Verfahrens veranschaulichen, ohne d:aß selbstverständlich aber die Erfindung
hinsichtlich ihrer konstruktiven Durchführung auf
das in den Abbildungen
dargestellte Auisführungsbeispiel beschränkt wäre. Es sind vielmehr zahlreiche Abänderungen
möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnungen stellen in ihrer Gesamtheit einen Tunnelofen nach
der Erfindung dar, und zwar zeigt Abb. i einen Längsschnitt durch die Schmauch-Zone,
Abb. 2 einen Grundriß der Abb. i, Abb. 3 einen Längsschnitt durch die Vorwärmzone,
Abb. q. einen Grundriß der Abb. 3, Abb. 5 einen Längsschnitt durch die: Brennzone,
Abb. 6 einen Grun@driß der Abb. 5, Abb. 7 einen Längsschnitt durch die Sch.arfkühlzone,
Abb. 8 einen Grundriß der Abb. 7, Abb. 9 einen Längsschnitt durch die Endkühlzone,
Abb. 1o einen Grundriß der Abb. 9, Abb. i i eine Ansicht des Schiebers und der Seitenabdichtung,
Abb. 12 eine Seitenansicht des Schiebers und der Seitenabdichtung, Abb. 13 einen
Schnitt durch die rechtsseitigen Abdichtungen des @@'agens und Abb. 14 einen Längsschnitt
durch die seitliche Wagenabdichtung.
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Die Abb. i bis io ergeben, in Längsschnitten bzw. Grundrissen aneinandergereiht,
einen vollständigen Tunnelofen, der mit den Einrichtungen gemäß der Erfindung ausgerüstet
ist.
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In, den Abbildungen isst mit 2 der durchgehende, in die verschiedenen
Zonen unterteilte Brennkanal bezeichnet, durch den die Brennwagen 28 mittels der
praktisch kontinwierliich arbeitenden Vorschubvorrichtung 33 fortlaufend durch den
Ofenkanal verfahren werden.
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Dieser Ofenkanal besteht ans der Schmauchzone (Abb. i und 2), der
eigentlichen Vorwärmzone (Abb. 3 und .4), der Brennzone (Abb. 5 und 6), der indirekten
Kühlzone (Abb. 7 und 8) und der direkten Kühlzone (Abb. 9 und io).
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In einer der Seitenwandungen dies Ofenkanals sind, wie insbesondere
die Abb. 2 und io erkennen lassen, vertikale Schlitze, und zwar an der Grenze der
Vorwärmzone (Schmauchzome), in der das Austreiben des Wassers erfolgt, und der Anwärmzone,
die der eigentlichen Vorwärmung dient, der Schlitz 2o und zwischen der B,nennzone
und der Kühlzone der Schlitz 24 sowie am Ende der Scharfkühlzone der Schlitz 23
vorgesehen. Der Schlitz 2o dient der Entfernung der vor der Einfahrt. auf die Brennwagen
aufgesetzten Schieber 21 (Abb. i i und 12). Durch den Schlitz 24 wird jeweils wieder
ein Schieber eingeführt und durch den Schlitz 23 herausgezogen.
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Die herausgezogenen Schieber werden an Umführungssch.ienen; 22 Mittels
Greiferkatzen aufgehängt, von der Entnahmestelle wieder an die Stelle zurückverbracht,
an der sie (Schlitz 2q.) auf die die indirekte Kühlzone verlassenden Wagen aufgesetzt
werden. Selbstverständlich ist es möglich, auch andere Mittel vorzusehen, um die
SchieberwIeder zurückzutransportieren. DieDurchführung des Aufsetzens und der Entnahme
der Scheidewände bzw. Schieber wird weiter unten noch erläutert.
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Der zweckmääßigste Abstand der Schlitze voneinander b@z,w. vom Ofenende
ergibt seich für jeden Ofen unter Berücksichtigung der besonderen Betriebsverhältnisse.
Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, den Entnahmeschlitz an der Einfahrtsseite
in einem Abstand von mindestens vier Wagenlängen von der Ofeneinfahrt vorzusehen.
Am Kühlzonenende wird zweckmüßigerweise der Abstand der beiden Schlitze voneinander
so gewählt, da.ß er mindestens drei Wagenlängen beträgt.
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Die Schieber 21 bestehen aus Blechplatten, deren Gestalt dem Brennkanalquerschnitt
entspricht (ygl. Abb. i i und 12). An ihren Rändern, sind diese Bleche mit flexiblen
Abdichtungen 25 verseben:, die sich gegen die Brennkanalw>and und gegen das Gewölbe
legen und hierdurch dien Abschluß gegen die Wandungen des Brennkanals bewirken.
Die Abdichtung kann aus Metallbürsten bestehen. Als besonders zweckmäßig hat sich
erwiesen" Stahlbürsten zu verwenden. Die Bürsten bilden eine Art von Labyrinthdichtungen.,
die bei den gegebenen Drücken und Gasgesch,#vind:igkeiten eine hinreichende Abdichtung
ergeben. An Stelle von Drahtbürsten können auch Dichtungen, aus Glaswolle, Asbest
od. dgl. an den Rändern der Scheidewände angebracht ->erden, die durch Einlage von
Drahtgeweben od. dgl. versteift sein können.
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Die Schieber sind so gestaltet, daß sie mit ihren unteren Enden zwischen
je zwei Wagen eingeschoben werden können, wobei sie sich mit Füßen 29 und 3o auf
dem Wagenplateau abstützen. Die Schlitze 20, 23 und 294 in den Kanalwänden müssen,
Wie bei 31 gezeigt, unten schräge Erweiterungen aufweisen, um die Schieber ohne
Behinderung durch die Füße einführen zu können. Die Schieber stehen vollkommen sicher
auf den Wagenplateaus und stören in keiner Welse dien Aufbau des Brenngutes auf
den Wagen, da sie sich an einer Stelle befinden, die ohnehin für den Aufbau des
Gutes nicht ausgenutzt werden kann.
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Durch die mitfahrenden Blechschieber wird die axiale Luftströmiung
durch den Brennkanal verhindert und so eine wesentliche Voraussetzung für die Durchführung
des Verfahrens gemäß der Erfindung geschaffen. Bei der Benutzung der $rennwagen,
wie sie bisher in derartigen Turi fei üblich sind, wäre aber trotz der Verwendiur
Schieber ein vollkommener Abschluß noch nicht möglich, weil zwischen den Seitenwandungen,
der Wagenplattform und der Kanalwandung ein Durchlußquerschnitt von erheblicher
lichter Weite bestehenbleibt, durch den Falschluft in die einzelnen Zonen eintreten
kann. Um auch dies zu verhindern, wird der Raum zwischen den Brennkanalseitenw-andungen
und den feuerfesten Platten der Wagenplattform durch Bürstendichtungen 34 abgeschlossen,
die vorzugsweise in den Seitenwänden dies Brennkanals auf einer mindestens eine
Wagenlänge
betragenden Strecke, und zwar vor dem Entnahmeschlitz
der Kühlzone und irr Bereich des Einfahrtsendes des Ofens, angeordnet werden. Die
Bürsten 34 werden zweckmäßngerweise an; ihren Enden durch vertikale Schenkel abgeschlossen:,
so daß sie in ihrer Gesamtheit (Abb. i, 9 und 12) umgekehrt U-förmig gestaltet sind.
Die Kanten der keramischen Wagenplatten werden entgegen der bisherigen übung zweckmäßig
nicht profiliert, sondern glatt gestaltet.
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Diese in beiden Seitenwänden des Ofenkanals einander gegenüberliegend
vorgesehenen Bürsten schaffen in Verbindung mit dien mitfahrenden Blechschiebern
einen vollkommenen Abschluß der betreffenden Zone gegenüber dien anderen Zonen des
Ofenkanals bzw. gegenüber der Außenduft Eine Störung der planmäßig geschaffenen
@Terhältnisse in den einzelnen Abschnitten: durch Eintritt von Falschluft ist auf
diese Weise praktisch vermieden.
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Allerdings gibt es noch einte Fehlerquelle, die zu beseitigen, ist,
nämlich die Abdichtumg des Birennkanals gegen den Begehungskanal. Bei den bekannten
Tunnelöfen erfolgt diese lediglich dadurch, daß die Wagere mit Abdichtungsblechen:
36 versehen «erden, die in; Sandrinnen 35 eintauchen, welche an den Längswänden
des Brennkanals 2 vorgesehen sind. Diese Bleche sollen in Verbindung mit der Sandrinne
den Eintritt verhältnismäßig kalter Luft aus dem Begehungskanal37 in, den, Brennkanal
2 verhindern. Dieser Zweck wird. aber nur unvollkommen erreicht, insbesondere weil
sich die Bleche verbiegen und an den Stoßstellen zwischen zwei Wagen nicht hinreichend
gegeneinander abdichten.
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Um auch hier die für die Erzielung des Erfindungszweckes notwendige
sichere Abdichtung zu schaffen, werden die Abdichtungsbleche 36 der Wagen; in dien
Stoßstellen mit abgerundeten, 38, bzw. entsprechend ausgenommenen Verstärkungen
39 versehen (Abb. i4). Die Abrundung der Blechverstärkung eines Wagens greift abdichtend
in die entsprechende Ausnehmung der Blechverstärkung des nächsten Wagens ein und;
ergibt, so eine vollkommene Dichtung an dar Stoßstelle. Die Verstärkung 38, 39 hat
naturgemäß die Wirkung, deß der Sand beiseite gepflügt wird, und es ist infolgedessen
zweckmäßig, sie nicht bis zurr, unterien Ende des Bleches 36 reichen zu lassen,
sondern die Bleche am unteren Ende =verdickt auszubilden und, dieses unvers.tärkte
Ende noch tiefer in den: Sand der Rinne eintauchen zu lassen. Am zweckmäßigsten
wird so verfahren, daß die Verstärkung wenig tiefer reicht als das untere Ende des
sich einsteilenden natürlichen Sandböschungswinkels.. Es könnten ferner ein pflugscharartig
vom Wagen in die Rinne hineinragendes; Blech 4o oder auch mehrere solcher Bleche
zusätzlich vorgesehen werden., die die durch diie Blechverstärkungen auf den Sand
ausgeübte Pflugwirkung ausgleichen.
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Durch die vorstehend beschriebenen Einrichtungen in ihrer Gesamtheit
wird der absolute gegenseitige Abschl@uß des die Vorwärm" Brenn und indirekte Kühlzone
enthaltenden Teiles des Ofenkanals und die Möglichkeit des praktisch kontinuierlichen
Vorschubes der Erennwagen erzielt.
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Das Einführen und Entnehmen der Schieber während des Betriebes isst,
insbesondere bei Verwendung geeigneter Greiferkatzen, sehr einfach und läßt sich
außerordentlich rasch durchführen. Infolgedessen werden: nur kurze Anhaltezeiten
notwendig, die die kontinuierliche Arbeitsweise praktisch nicht unterbrechen. Zweckmäßig
wird die hydraulisch oder mit OIdruck betriebene Scbnebeeinrichtung 33 so eingestellt,
daß jeweils bei Beendigung eines durch die Kolbenlänge gegebenen Schubweges ein
Schiebear dien. Entnahmeschlitz; erreicht hat, so daß dieser während des leeren
Rücklaufes des. Kolbens: der Schiebeeinrichtung entnommen und erneut :in den Ofen
eingesetzt werden kann.
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Infolge des Abschlusses des, Brennkanals durch die mit den Bnennwagien
mitfahrenden Schileber ist es ferner möglich, von außen, in die Schmauch:zone Heißluft
hineinzuführen, falls sich dies als zweckmäßig erweist, ohne daß dadurch die Verhältnisse
in den anderem Zonen gestört werden.
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Die vorstehend im einzelnen beschriebenen und in den Abbildungen dargestellte
Ausführungsforen eines Tunnelofens zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung
ist selbstverständlich nur eine beispielsweise und kann in verschiedener Hinsicht
umgeändert werden, ohne den Grund, gedanken der Erfindung zu verlassen, ebenso wie
auch die Erfindung reicht auf die gleichzeitige Anwendung sämtlicher beschriebenen
Ma;ßniahmen beschränkt ist, sondern; auch einzelne derselben bereits. zu erheblichen,
Verbes.serunglen gegenüber der bisher bekannten Arbeitsweise führen.