DE919110C - Verfahren zur gleichmaessigen Beheizung von Waermoefen, insbesondere von Tiefoefen mit Einwegbeheizung - Google Patents

Description

• Verfahren zur gleichmäßigen Beheizung von Wärmöfen, insbesondere von Tieföfen mit Einwegbeheizung Bei Tieföfen neuzeitlicher Bauart geht die Tendenz dahin, den Brennraum aus dem Bereich der Blöcke zu legen und die Brennerzahl möglichst auf ein bis zwei Stück zu beschränken. Die Flamme wird dann meist U-förmig geführt. Dabei hat es sich gezeigt, daß der Einsatz an der der Brennerseite gegenüberliegenden Stirnseite während der Aufheizzeit schneller aufgewärmt wird als an der Brennerseite.
• Diese Erscheinung beruht auf der Eigenart der U-Flamme, den Temperaturhöchstwert am Umkehrpunkt der Flamme zu entwickeln. Zur gleichmäßigen Durchwärmung des Einsatzes muß daher mit zunehmender Wärmzeit die Brennerleistung gedrosselt werden, wodurch sich der Umkehrpunkt der Flamme und damit der Temperaturhöchstwert mehr und mehr zur Brennerwand hin verlagern. Das Aufheizen und Durchwärmen des Einsatzes vollzieht sich also in Richtung auf den Brenner hin in örtlich vorwandernden Zonen und beeinträchtigt die günstigste Wärmzeit um den Betrag, der zum Ausgleich dieses Temperaturgefälles erforderlich ist.
• Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur gleichmäßigen Beheizung von Wärmöfen, insbesondere von Tieföfen mit Einwegbeheizung, bei dem belastungsunabhängig die Mischgeschwindigkeit bzw. die Flammenlänge der Brenner in solcher Weise geändert wird, daß der Flammentemperaturhöchstwert im Sinne eines Temperaturausgleichs mit wechselnder Wirkungsrichtung im Ofen verlagert wird. Zu diesem Zweck werden Brenner, z. B. Gasbrenner, mit veränderlicher Mischgeschwindigkeit bzw. einstellbarer Flammenlänge vorgesehen, deren hierfür bestimmte Einstellorgane zur dauernden Verlagerung des Flammentemperaturhöchstwertes mittels beliebiger Antriebsmittel in einem vorgegebenen Rhythmus stetig, schrittweise oder periodisch gesteuert werden.
• Um die gleichmäßige Durchwärmung des Einsatzes ohne die Gefahr örtlicher Überhitzungen in noch höherem Maße zu gewährleisten, können erfindungsgemäß auch mehrere Brenner vorgesehen sein, von denen bei einzelnen Brennern oder auch Brennergruppen die Flammenlängenregelung gegenüber den anderen Brennern mit Phasenverschiebung, insbesondere im gegenläufigen Rhythmus, und/oder anderer Frequenz vorgenommen wird. Auch kann die Regelung so vorgenommen werden, daß bei einzelnen Brennern der Flaminentemperaturhöchstwert nur einen Teil des Herdraumes überstreicht.
• Wenn außer der belastungsunabhängigen Flammenlängenregelung in bekannter Weise auch ein Belastungsregelkreis vorgesehen ist, wird erfindungsgemäß eine gegenseitige Störung der beiden Regelungen, die z. B. Pendelungen hervorrufen könnte, dadurch verhindert, daß die Stellgeschwindigkeit der Flammenlängenregelung gegenüber der Stehgeschwindigkeit des Belastungsregelkreises wesentlich verzögert wird.
• Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Temperatur des Ofenraumes in Strömungsrichtung der Brenner an geeigneten Stellen gemessen und die Temperaturdifferenz über quotientenbildende Meßwerke zur Anzeige und/oder zur manuellen oder automatischen Flammenlängensteuerung benutzt.
• Zwecks Vergleichmäßigung der Ofentemperatur im dreidimensionalen Raum kann auch eine Regelung vorgesehen sein, bei der in einer Ofenebene quer zur Strömungsrichtung der Brenner, vorzugsweise in der Meßebene der mittleren Ofentemperatur, die auftretenden Temperaturdifferenzen gemessen und über quotientenbildende Meßwerke belastungsunabhängig entsprechend den örtlichen Wärmebedarfsänderungen zur unterschiedlichen Verteilung der dem Ofen jeweils zugeregelten Verbrennungsteilnehmer (Gas, Öl, Kohlenstaub und Luft) auf die einzelnen Brenner oder Brennergruppen benutzt werden.
• In der Zeichnung ist als Beispiel ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneter Tiefofen dargestellt.
• Der Tiefofen besteht aus dem eigentlichen Herdraum i, der mit einem Deckel 2 verschlossen werden kann. An der einen Längswand des Ofens befindet sich der Brennerstein 3, in den in bekannter Weise ein Brenner .a. eingebaut ist. Unterhalb des Brenners befindet sich der Gasabzugskanals. Das Brenngas und die Verbrennungsluft werden dem Brenner über Rohrleitungen 6 und 7 zugeführt. Über die Rohrleitung 6 kann das Gas dein Brenner in zwei konzentrischen Kanälen 8 und 9 zuströmen. Der Kanal 8 mit kreisförmigem Querschnitt führt unmittelbar in den Brennerstein, während der kreisringförmige Kanal 9 an der Brennermündung durch den wellenförmig gestalteten Rand der äußeren Gasdüse in nebeneinanderliegende Austrittsquerschnitte für Gas und Luft aufgeteilt ist, die zweckmäßig so gerichtet sind, daß gleichzeitig eine Drallwirkung erzielt wird.
• Im Gasgehäuse des Brenners ist eine Einstellklappe 1o vorgesehen, die wahlweise die Kammer 8 oder die Kammer 9 oder auch beide Kammern für den Gasstrom freigeben kann. Die Einstellklappe 1o wird über ein Gestänge 1i von einem Steuermotor 12 stetig, schrittweise oder periodisch von seiner einen Extremstellung in die andere bewegt. Der Steuermotor 12 erhält seine Impulse von einem Zeitschaltgerät 13.
• Steht die Einstellklappe 1o in der eingezeichneten Stellung, strömt das Gas lediglich durch den Brennerkanal8, und es entsteht eine große Flammenlänge, wobei sich die Flammengase im Ofen U-förmig in Richtung des eingezeichneten Pfeiles 1d. bewegen und dabei die in den Herdraum eingesetzten Blöcke 15 umspülen. Der Flammentemperaturhöchstwert befindet sich hierbei in der Nähe der dem Brenner gegenüberliegenden Wand.
• Befindet sich die Einstellklappe 1o dagegen in ihrer anderen Extremstellung, dann ist der Gasdurchgang durch die Brennerdüse 8 gesperrt, und das Gas strömt durch den kreisringförmigen Kanal 9 in den Brenner ein. In diesem Fall ist sowohl das Gas als auch die durch die Rohrleitung 7 einströmende Luft gezwungen, durch das Drallmundstück des Brenners auszutreten; der Brenner arbeitet also als reiner Wirbelbrenner. Die Flammengase bewegen sich dabei in etwa entsprechend dem strichpunktiert gezeichneten Pfeil 15. Durch die Wirbelung werden Gas und Luft schneller gemischt. Dadurch verlagert sich der Flammentemperaturhöchstwert in Richtung auf die Brenneröffnung hin, wobei sich gleichzeitig von dem wirbelnden Brennstrahl Flammenfetzen ablösen, die vorzeitig umkehren, so daß nur noch ein Teil der Flammengase die dem Brenner gegenüberliegende Wand erreichen.
• Bei einer automatischen Hinundherbewegung des Schiebers 1o wird sich also, wie es das erfindungsgemäße Verfahren vorsieht, der Flammentemperaturhöchstwert mit wechselnder Wirkungsrichtung im Ofen verlagern.
• Gemäß den weiteren Merkmalen der Erfindung werden an geeigneten Stellen des Ofenraumes in der Strömungsrichtung der Brenner die Temperaturen gemessen, aus den Meßwerten ein Quotient gebildet und der Quotient zur Anzeige und/oder zur selbsttätigen Steuerung der Flammenlänge benutzt.
• Die absoluten Temperaturen können durch Thermoelemente oder Fotozellengeräte gemessen, die elektrischen Meßwerte in gegenläufige Drehmomente von bei gleichen Temperaturen gleicher Größe umgewandelt und auf ein Anzeige- oder Regelgerät in der Weise übertragen werden, daß sich bei ausgeglichener Temperatur der Zeiger bzw. der Impulsgeber für die Flammenlängensteuerung in einer Gleichgewichtslage befindet und bei einer auftretenden Temperaturdifferenz aus dieser Gleichgewichtslage nach rechts oder links ausschlägt, dadurch die Tendenz der Temperaturdifferenz anzeigt bzw. durch Abtastung mittels Fallbügel oder bei Verwendung eines Spiegelgalvanometers lichtelektrisch mittels Fotozelle und elektronischer Verstärkung den entsprechenden Steuervorgang einleitet.
• Auch können die elektrischen Meßwerte der Vergleichspyrometer über Abstimmwiderstände für gleiche Temperaturen auf gleiche EMK eingeregelt und unter Einschaltung eines Drehspulmeßwerkes in der Weise parallel geschaltet werden, daß bei ausgeglichener Temperatur das Instrument spannungslos ist, während bei auftretenden Temperaturdifferenzen ein der Tendenz der Temperaturdifferenz entsprechend gerichteter Strom fließt, der einen Ausschlag im Uhrzeigersinne oder im entgegengesetzten Sinne bewirkt und als Impuls für die Flammenlängensteuerung dient.
• Darüber hinaus können aber auch beliebige Differenzen- oder Quotientenmeßwerke Benutzung finden.
• Durch das Verfahren gemäß der Erfindung wird bei jeder Belastung eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Ofenraum gewährleistet. Da der Flammentemperaturhöchstwert dauernd im Ofenraum verlagert wird, kann der Einsatz durch die Flamme nicht gefährdet werden. Man kann sich deshalb auf wenige Brenner beschränken, wodurch die Ofenführung wesentlich erleichtert wird.
• Das Verfahren kann mit gasförmigen, flüssigen und staubförmigen Brennstoffen durchgeführt werden, sofern die Brenner mit Schaltorganen für die Einstellung der Verbrennungsgeschwindigkeit bzw. Flammenlänge ausgerüstet sind.
• Als Antrieb für die Flammenlängensteuerung können regelbare elektrische, pneumatische oder hydraulische Aggregate dienen, die mit oder ohne Programmregler gesteuert werden.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur gleichmäßigen Beheizung von Wärmöfen, insbesondere von Tieföfen mit Einwegbeheizung, dadurch gekennzeichnet, daß belastungsunabhängig die Mischgeschwindigkeit bzw. die Flammenlänge der Brenner in solcher Weise geändert wird, daß der Flammentemperaturhöchstwert im Sinne eines Temperaturausgleichs mit wechselnder Wirkungsrichtung im Ofen verlagert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellorgane für die Mischgeschwindigkeit bzw. die Flammenlänge der Brenner zur selbsttätigen Verlagerung des Flammentemperaturhöchstwertes mittels beliebiger Antriebsmittel in einem vorgegebenen Rhythmus stetig, schrittweise oder periodisch gesteuert werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein mehrerer Brenner bei einzelnen Brennern oder Brennergruppen die Flammenlängenregelung gegenüber den anderen Brennern mit Phasenverschiebung, insbesondere im gegenläufigen Rhythmus, und/oder anderer Frequenz vorgenommen wird. q..
4. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein mehrerer Brenner bei einzelnen Brennern oder Brennergruppen die Flammenlängenregelung so vorgenommen wird, daß der Flammentemperaturhöchstwert nur einen Teil des Herdraumes überstreicht.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die Stellgeschwindigkeit der Flammenlängenregelung gegenüber der Stellgeschwindigkeit des Belastungsregelkreises wesentlich verzögert wird.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Ofenraumes in Strömungsrichtung der Brenner an geeigneten Stellen gemessen wird und die Temperaturdifferenzen über quotientenbildende Meßwerke zur Anzeige und/ oder zur manuellen oder automatischen Flammenlängensteuerung benutzt werden.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Ofenebene quer zur Strömungsrichtung der Brenner, vorzugsweise in der Meßebene der mittleren Ofentemperatur, die auftretenden Temperaturdifferenzen gemessen und über quotientenbildende Meßwerke belastungsunabhängig im Sinne einer Vergleichmäßigung der Ofentemperatur zur Verteilung der jeweils konstanten Gasmengen auf die einzelnen Brenner oder Brennergruppen benutzt werden.