DE972135C

DE972135C - Pass-through furnace with heat recovery

Info

Publication number: DE972135C
Application number: DES13291D
Authority: DE
Inventors: Christian Dipl-Ing Hollmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1944-04-14
Filing date: 1944-04-14
Publication date: 1959-05-27

Description

Durchgangsofen mit Wärmerückgewinnung Die Erfindung bezieht sich auf einen industriellen, vorzugsweise elektrisch beheizten Durchgangsofen mit Vorwärm- und Abkühlzone und Wärmerückgewinnung, die in bekannter Weise dadurch erfolgt, daB als Träger für die Wärmeübermittlung die im Ofen vorhandene Atmosphäre, Luft oder auch ein Gas, in der Kühlzone das durch den Ofen zu fördernde Gut umspült, bei dessen Abkühlung sich erwärmt und im erwärmten Zustand in die Vorwärmzone geleitet wird, wo es dann seine Wärme an das dort kalt eintretende Gut wieder abgibt. Um eine möglichst innige Berührung zwischen Luft und Gut und damit eine hochwertige Wärmerückgewinnung bei kurzen Ofenlängen zu erzielen, ist es bereits bekannt, die Wärmerückgewinnung durch Umwälzung der Luft quer zur Förderrichtung (Querluftumwälzung) durchzuführen. Die Querumwälzung ist bei Wärmerückgewinnung notwendig, um hohe Luftgeschwindigkeiten, damit hohe Konvektionskonstanten, also guten Wirkungsgrad der Rückgewinnung zu erreichen. Eine solche Querluftumwälzung setzt aber für die Durchführung der Wärmerückgewinnung entweder einen entgegengesetzt vom Gut durchwanderten Durchgangsofen, beispielsweise einen sogenannten Doppeltunnelofen, voraus, bei dem also quer zur Förderrichtung die Vorwärmzone des einen und die Abkühlzone des anderen Tunnels unmittelbar nebeneinanderliegen, oder aber es wird ein einfacher, nur in einer Richtung vom Gut durchwanderter Tunnelofen verwendet, der neben den Querlüftern einen oder mehrere Längslüfter aufweist, durch die die quer umgewälzte Luft zusätzlich in der Längsrichtung etwa entgegen der Gutförderrichung durch den Ofen hindurch bewegt wird. Beide Ausführungsformen besitzen erhebliche 'Nachteile. Der zuerst genannte Doppeltunnelofen weist infolge der doppelten Bauweise gegenüber einem einfachen Tunnelofen erhöhte Wärmestrahlungsverluste auf, so daß dadurch ein Teil der durch die Rückgewinnung wiedergewonnenen Wärme wieder verlorengeht. Außerdem ist die Herstellung eines solchen Doppeltunnelofens kostspielig. Die weiterhin noch genannte Ofentype besitzt den Nachteil eines oder mehrerer zusätzlicher Lüfter für die Längsbelüftung, die - da sie an der Stirnseite und somit an der Ein- oder Austrittsöffnung des Ofens angeordnet sein müssen - besonders hinderlich sind, zumal sie jedesmal bei der Beschickung und Leerung des Ofens beiseite geschoben werden müssen.Pass-through furnace with heat recovery The invention relates to an industrial, preferably electrically heated tunnel furnace with preheating and cooling zone and heat recovery, which takes place in a known manner by the fact that as a carrier for the heat transfer, the atmosphere, air or in the furnace also a gas in the cooling zone that washes around the material to be conveyed through the furnace Cooling is warmed up and passed into the preheating zone when warmed up, where it then gives off its heat again to the cold entering good. To get one as possible intimate contact between air and goods and thus high-quality heat recovery Heat recovery is already known to be achieved with short furnace lengths by circulating the air transversely to the conveying direction (cross air circulation). The transverse circulation is necessary for heat recovery in order to achieve high air velocities, thus achieving high convection constants, i.e. good recovery efficiency. Such a cross air circulation is necessary for the implementation of the heat recovery either a passage oven through which the material travels in the opposite direction, for example a so-called double tunnel kiln, ahead, i.e. transversely to the conveying direction the preheating zone of one tunnel and the cooling zone of the other tunnel are right next to each other, or it becomes a simple tunnel kiln through which the estate only travels in one direction used, one or more longitudinal fans in addition to the cross fans having, through which the air circulated transversely in the longitudinal direction is also roughly opposite the material conveying direction is moved through the furnace. Both embodiments have considerable disadvantages. The first-mentioned double tunnel furnace shows as a result the double construction compared to a simple tunnel furnace increased heat radiation losses on, so that part of the heat recovered by the recovery is lost again. In addition, the production of such a double tunnel oven expensive. The type of furnace still mentioned has the disadvantage of an or several additional fans for longitudinal ventilation, which - because they are on the front side and must therefore be arranged at the inlet or outlet opening of the furnace - especially are a hindrance, especially since they are put aside each time the furnace is loaded and emptied need to be pushed.

Diese Nachteile werden bei dem Durchgangsofen für industrielle Glühzwecke nach der Erfindung in einfacher Weise beseitigt. Auch dieser Ofen ist mit einer Vorwärm- und einer Abkühlzone sowie mit Wärmerückgewinnung ausgestattet, wobei zwecks inniger Berührung zwischen Luft und Gut eine gleichzeitig längs und quer gerichtete Luftströmung vorgesehen ist. Erfindungsgemäß wird jedoch diese Luftströmung durch eine solche Anordnung von Querlüftern und derartige Versetzung bzw. Ausbildung der Austrittsstelle der teilweise in Seitenkanälen, gegebenenfalls innerhalb der Ofenwand geführten Querluft gegenüber ihrer Eintrittsstelle in die Lüfter erreicht, daß die an ihrer entsprechenden Austrittsstelle in den Ofen strömende Luft in den Saugbereich des in der Längsrichtung nächstfolgenden Querlfifters kommt, da?) durch Umlenkung eines Teiles oder des ganzen quer umgewälzten Luftstromes auf der Druckseite der Querlüfter ein vorzugsweise entgegen der Gutförderrichtung verlaufender Teilluftstrom entsteht. Es ist damit erstmals eine Möglichkeit offenbart, wie man ohne schwierige Ofenkonstruktion, d.li. also ohne Doppeltunnel, und ohne daß man zwei Arten von Lüftern - also Längs- und Querlüfter -benötigt, eine einfache alle Erfordernisse der Praxis berücksichtigende und mit optimaler Wärmerückgewinnung arbeitende Ofenanordnung erzielen kann.These disadvantages become apparent in the continuous furnace for industrial annealing purposes eliminated according to the invention in a simple manner. This oven also comes with a Preheating and a cooling zone and equipped with heat recovery, with the purpose of intimate contact between air and goods, a longitudinal and transverse direction at the same time Air flow is provided. According to the invention, however, this air flow is through such an arrangement of cross fans and such relocation or training of the Exit point of the partly in side channels, possibly within the furnace wall guided transverse air opposite their point of entry into the fan achieved that the air flowing into the furnace at their respective exit point into the suction area of the next transverse fifter in the longitudinal direction comes, that?) by deflection part or all of the transversely circulated air flow on the pressure side of the Cross fan is a partial air flow that preferably runs counter to the direction of material conveyance arises. Thus for the first time a possibility is revealed how to do without difficult Furnace construction, d.li. So without a double tunnel, and without having two types of Fans - that is, longitudinal and transverse fans - required, a simple all of the requirements Furnace arrangement that takes into account practice and works with optimal heat recovery can achieve.

Grundsätzlich kann dabei die Umlenkung der Querluft in die Längsrichtung nach zwei Arten erfolgen, und zwar erstens erfindungsgemäß dadurch, daß die Austrittsstelle der in an sich bekannter Weise teilweise in Seitenkanälen unter Umständen innerhalb der Ofenwand geführten Querluft gegenüber der Eintrittsstelle derart versetzt angeordnet ist, daß die an der Austrittsstelle in den Ofenraum strömende Luft in den Saugbereich des in der Längsrichtung nächstfolgenden Querlüfters kommt. In diesem Fall wird also die Querluft oder doch wenigstens ein Teil davon in Seitenkanälen bzw. innerhalb der Ofenwand zum Saugbereich des nächstfolgenden Querlüfters geleitet und durchwandert auf diese Weise in Längsrichtung den Ofen. Zu diesem Zweck können beispielsweise in den durch Seitenwände der Ofenwand gebildeten, zur Führung der Querluft vorgesehenen Kanälen schräg, in der Längsrichtung des Ofens, verlaufende Leitbleche vorgesehen sein. Von dem Grad der Schrägstellung dieser Leitbleche hängt es ab, welche Größe der Teilluftstrom in Ofenlängsrichtung annimmt.In principle, the transverse air can be deflected in the longitudinal direction take place in two ways, firstly according to the invention in that the exit point which in a manner known per se partially in side channels under certain circumstances within the furnace wall guided transverse air relative to the entry point so offset is that the air flowing into the furnace space at the exit point into the suction area of the next transverse fan in the longitudinal direction comes. In this case it will So the transverse air or at least part of it in side channels or within the furnace wall to the suction area of the next following cross fan and wanders through in this way the furnace lengthways. For this purpose, for example in the one formed by the side walls of the furnace wall and provided for guiding the transverse air Channels obliquely, in the longitudinal direction of the furnace, provided guide plates running be. It depends on the degree of inclination of these baffles which size the partial air flow assumes in the longitudinal direction of the furnace.

Die andere Art, die quer umgewälzte Luft durch die Querlüfter selbst in der Längsrichtung fortzubewegen, besteht erfindungsgemäß darin, daß an der Druckseite der Lüfter rohr- oder düsenartige, in der Längsrichtung des Ofens verlaufende Luftführungskanäle vorgesehen sind, durch die wenigstens ein Teil der quer umgewälzten Luft in die Ofenlängsrichtung umgelenkt wird. So kann beispielsweise an der Druckseite des Lüfters ein kanalartiger, in der Längsrichtung verlaufender und nach vorn zu sich verengender Fortsatz vorgesehen sein.The other type, the cross-circulated air through the cross-fans themselves To move in the longitudinal direction is, according to the invention, that on the pressure side the fan tube-like or nozzle-like air ducts running in the longitudinal direction of the furnace are provided through which at least part of the transversely circulated air into the Furnace is deflected in the longitudinal direction. For example, on the pressure side of the fan a channel-like, running in the longitudinal direction and narrowing towards the front Extension be provided.

Eine für den praktischen Betrieb besonders vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, wenn die Menge der in der Längsrichtung zu fördernden Luft regelbar ist. Zu diesem Zweck können z. B. innerhalb der rohr- oder düsenartigen Luftführungskanäle Drosselorgane, z. B. Schieber, vorgeshen sein, dann wird derjenige Teil der Luft, der nicht durch diese Düsen zum Saugstutzen des Lüfters strömt, als. Querluft umgewälzt. Bei der zuerst erwähnten Ausführungsform können die Leitbleche in den Seitenwandkanälen ihrer Neigung nach verstellbar angeordnet sein.An embodiment which is particularly advantageous for practical operation results when the amount of air to be conveyed in the longitudinal direction can be regulated is. For this purpose z. B. within the tubular or nozzle-like air ducts Throttle organs, e.g. B. Slider, be provided, then that part of the air, which does not flow through these nozzles to the suction port of the fan, as. Cross air circulated. In the first-mentioned embodiment, the baffles can be in the side wall channels be arranged adjustable according to their inclination.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Fig. i zeigt einen Längsschnitt durch einen Ofen gemäß der Erfindung. Mit i ist die Vorwärmzone, mit z die Heizzone und mit 3 die Abkühl- oder Ausgleichzone eines Durchgangsofens bezeichnet, dessen Förderrichtung durch Pfeil 4. angedeutet ist. 5, 6, 7, 8 sind in der Ofendecke angeordnete Querlüfter. Fig. :2 zeigt einen Querschnitt durch den Ofen im Querlüfter 5. Aus Fig. 2 ist ohne weiteres die an sich bekannte Wirkungsweise der Ouerluftumwälzung zu erkennen, bei der die im Ofenraum io befindliche Luft bei i i durch den Lüfter angesaugt, durch die Seitenkanäle 12 getrieben und durch die perforierten Bodenplatten 13 im Sinne der Pfeile 14 wieder in den Ofenraum io zurückgetrieben wird. Gemäß der Erfindung sind nun in den Seitenkanälen 12 Leitbleche 16 angebracht, die, wie aus Fig. i zu ersehen, so geneigt sind, daß die beispielsweise vom Lüfter 5 bei i i angesaugte und durch die Seitenkanäle im Sinne des Pfeiles 15 hindurchgeblasene Luft bei 13 in den Saugbereich des nächstfolgenden Lüfters 6 kommt. Dadurch tritt zu der Querumwälzung der Luft eine Längsbewegung entgegen der Förderrichtung des Glühguts, die eine Wärmeübermittlung von der Abkühlzone durch die Glühzone hindurch in die Vorwärmzone hervorruft. Von der Neigung der Leitbleche 16 in den seitlichen Luftkanälen 12 hängt es dabei ab, welche Menge der gesamten von einem Querlüfter umgewälzten Luft sofort in den Saugbereich des nächstfolgenden Querlüfters gerät. Bei der in Fig. I gezeichneten Stellung der Wände tritt die gesamte bei einem einmaligen Querumlauf voll einem Lüfter umgewälzte Luftmenge in den Bereich des nächstfolgenden Lüfters über und vom letzten Lüfter 7 der Abkühlzone durch die Öffnung 17 in die Heizzone 2, von der sie dann in die Vorwärmzone i gelangt und durch die dort befindlichen Lüfter 8 usf. weitergefördert wird. Bei dem Ofen gemäß Fig. 3, der in seinen Teilen demjenigen gemäß Fig. i entspricht, weshalb gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, besitzen die Leitbleche 16 eine solche \eigung, daß nur ungefähr 20'10' der gesamten bei einem einmaligen Querumlauf geförderten Luftmenge des Lüfters 5 in den Bereich des nächstfolgenden Lüfters 6 kommen.The invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Fig. i shows a longitudinal section through a furnace according to the invention. With i is the preheating zone, with z the heating zone and with 3 the cooling or equalization zone of a through furnace denotes whose conveying direction is indicated by arrow 4. 5, 6, 7, 8 are Cross fans arranged in the furnace roof. Fig.: 2 shows a cross section through the Oven in cross fan 5. From Fig. 2, the known mode of operation is readily apparent to recognize the Ouerluftumwälzung, in which the air in the furnace chamber io i i sucked in by the fan, driven through the side channels 12 and through the perforated base plates 13 driven back into the furnace space io in the direction of arrows 14 will. According to the invention, baffles 16 are now attached in the side channels 12, which, as can be seen from Fig. i, are inclined so that, for example, the fan 5 sucked in at i i and blown through the side channels in the direction of arrow 15 Air at 13 comes into the suction area of the next fan 6. This occurs to the transverse circulation of the air a longitudinal movement against the conveying direction of the Annealing material that transmits heat from the cooling zone through the annealing zone in the preheating zone. From the inclination of the baffles 16 in the lateral Air ducts 12, it depends on what amount of the total of a cross fan circulated air immediately into the suction area of the next Cross fan device. In the position of the walls shown in FIG. I, the entire occurs at one one-time transverse circulation full of a fan circulated air volume in the area of the the next fan above and from the last fan 7 of the cooling zone through the opening 17 in the heating zone 2, from which it then passes into the preheating zone i and through the There located fan 8 and so on. Is further promoted. In the furnace according to FIG. 3, which corresponds in its parts to that of FIG. i, which is why the same parts with are provided with the same reference numerals, the baffles 16 have such an inclination that only about 20'10 'of the total promoted in a single transverse rotation Air volume of the fan 5 come into the area of the next fan 6.

Die Fig. q. zeigt eine «eitere Ausführung der Erfindung in einem an sich gegenüber Fig. i und 3 gleichartigen Durchgangsofen, und zwar sind dort an Stelle der Leitbleche 16 in den Seitenluftkanälen 12 Luftführungskanäle 18 vorgesehen, durch die wenigstens ein Teil der quer umgewälzten Luft in die Ofenlängsrichtung umgelenkt wird. Die Luftführungskanäle sind dabei aus Blechteilen gebildet, wobei erfindungsgemäß Regelorgane, z. B. Drosselschieber i9, eingebaut sein können, durch welche je nach Stellung des Schiebers mehr oder weniger von der quer umgewälzten Luft in den Saugbereich des in der Längsrichtung nächstfolgenden Querlüfters geschleudert wird. Man hat auf diese Weise die praktisch bedeutungsvolle Möglichkeit, die Fortbewegungsgeschwindigkeit der Luft in der Längsrichtung in gewünschtem Maße zu regeln. Beispielsweise lassen sich diese Regelorgane so einstellen, daß der Teilluftstrom in Längsrichtung zwischen einem Maximum, bei Einstellbarkeit sämtlicher Zwischeilwerte, bis zu einem eine nur geringe Fortbewegung des Gesamtluftstromes in der Längsrichtung herbeiführenden Minimum verändert werden kann. Dabei kann auch noch das Ausmaß der Querumwälzung durch Erhöhung oder Herabsetzung der Lüftergeschwindigkeit verändert werden. Die Wärmeaustauschv erhältnisse lassen sich dadurch auf einfache Weise regeln. Anstatt Drosselschieberli können auch andere Regelorgane, z. B. Klappen, Ventile u. dgl., vorgesehen sein. In der gleichen Weise kann beispielsweise bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform die Regelbarkeit der Luftgeschwindigkeit in der Längsrichtung dadurch erzielt werden, daß die Leitbleche 16 dort verstellbar, beispielsweise um Punkt 20 schwenkbar, ausgebildet sind. Auch hier können Drosselorgane, zusätzliche Leitbleche, Klappen od. dgl. eingebaut werden.The Fig. Q. indicates a further embodiment of the invention in one compared to Fig. i and 3 similar through furnace, namely there are on Place of the guide plates 16 in the side air ducts 12 air guide ducts 18 provided, through the at least part of the transversely circulated air in the longitudinal direction of the furnace is diverted. The air ducts are formed from sheet metal parts, with according to the invention regulating organs, for. B. throttle slide i9, can be installed by which depending on the position of the slide more or less of the transversely circulated Air is thrown into the suction area of the next cross fan in the longitudinal direction will. In this way one has the practically meaningful possibility, the speed of movement to regulate the air in the longitudinal direction to the desired extent. For example let adjust these control elements so that the partial air flow in the longitudinal direction between a maximum, with adjustability of all intermediate values, up to one causing only slight movement of the total air flow in the longitudinal direction Minimum can be changed. The extent of the transverse upheaval can also be included can be changed by increasing or decreasing the fan speed. the Heat exchange conditions can thus be regulated in a simple manner. Instead of Drosselschieberli can also use other control organs, e.g. B. flaps, valves, etc., be provided. In the same way, for example, in the case of that shown in FIG Embodiment the controllability of the air speed in the longitudinal direction thereby be achieved that the guide plates 16 adjustable there, for example by point 20 pivotable, are formed. Here, too, throttling devices, additional guide plates, Flaps or the like can be installed.

Die Querlüfter brauchen nicht unbedingt in der Decke des Ofens angeordnet zu sein, sie können auch im Boden oder in den Seitenwändeil untergebracht werden. Die Bemessung der Lüfter erfolgt im Einzelfall nach wärmetechnischer Durchrechnung, wobei in manchen Fällen die Lüfterleistung in Abhängigkeit von der Zonentemperatur gestuft sein kann. Ein besonderer Vorteil der Erfindung bestellt auch noch darin, daß, da bei dem Ofen gemäß der Erfindung kein L ängslüftergebläse erforderlich ist, der Ofen an der Beschickungs-bzw. Austrittsöffnung keine Türen benötigt.The cross fans do not necessarily have to be arranged in the ceiling of the furnace to be, they can also be accommodated in the floor or in the side wall part. The fans are dimensioned on a case-by-case basis after a thermal calculation, where in some cases the fan power depends on the zone temperature can be tiered. A particular advantage of the invention is also that that, since no longitudinal fan blower is required in the furnace according to the invention, the furnace on the loading or. Exit opening no doors required.

Außer für liegende Durchgangsöfen kommt die Erfindung auch für stellende Öfen, z. B. Turinöfen, Schachtöfen u. ä., in Frage, ebenso für Drehherdöfen.In addition to horizontal passage ovens, the invention also applies to setting ovens Ovens, e.g. B. Turin furnaces, shaft furnaces and the like, in question, as well as for rotary hearth furnaces.

Claims

PATrNTANSPRL '"GIIE: I. Continuous furnace for industrial annealing purposes with preheating and cooling zone and heat recovery, in which for the purpose of intimate contact A simultaneous longitudinal and transverse air flow is provided between the air and the material is characterized by such an arrangement of cross fans and such offsetting or formation of the exit point: the partially in side channels, if necessary inside the furnace wall, guided transverse air opposite its point of entry into the Fan that the flowing into the furnace chamber at their respective exit point Air comes into the suction area of the next cross fan in the longitudinal direction, such that by deflecting part or all of the transversely circulated air flow on the pressure side of the OOuerlüfter, preferably against the direction of material conveyance running partial air flow is created.

2. Oven according to claim i, characterized in that that in the side wall channels provided for guiding the transverse air obliquely in the Guide plates extending in the longitudinal direction of the furnace are arranged.

3. Oven according to claim 2, characterized in that the guide plates are designed to be adjustable according to their inclination are.

Oven according to claim i, characterized in that the fan is on the pressure side Red or nozzle-like air ducts running in the longitudinal direction of the furnace are provided through which at least part of the transversely circulated air into the Furnace is deflected in the longitudinal direction.

5. Furnace according to claim 4, characterized in that that within the agitator or nozzle-like air ducts throttle organs, for. B. Slides, are provided through which the air flow to be directed in the longitudinal direction is adjustable according to its size.