ITRE20060094A1 - TUNNEL OVEN FOR CERAMIC ARTICLES - Google Patents
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Abstract
Description
28433-PPG 28433-PPG
DESCRIZIONE DESCRIPTION
del Brevetto Italiano per Invenzione Industriale dal titolo: “Forno a tunnel per manufatti ceramici” a nome SACMI FORNI S.P.A. con sede in 40122 BOLOGNA 5 * * * * * of the Italian Patent for Industrial Invention entitled: "Tunnel kiln for ceramic products" in the name of SACMI FORNI S.P.A. based in 40122 BOLOGNA 5 * * * * *
La presente invenzione si riferisce ad un forno a tunnel per manufatti ceramici. The present invention refers to a tunnel kiln for ceramic products.
Più in particolare, la presente invenzione si riferisce ad un forno a tunnel provvisto di un 10 trasportatore a rulli su cui sono collocati i manufatti ceramici, quali ad esempio le piastrelle. More particularly, the present invention relates to a tunnel kiln provided with a roller conveyor 10 on which the ceramic articles, such as for example tiles, are placed.
Come è noto, i forni a tunnel sono riscaldati con due serie di bruciatori, una su ogni lato del tunnel, generalmente funzionanti a gas metano, che 15 sono collocati sulle pareti laterali del tunnel e rivolti verso le pareti contrapposte. As is known, tunnel ovens are heated with two series of burners, one on each side of the tunnel, generally operating with methane gas, which 15 are placed on the side walls of the tunnel and facing the opposite walls.
Preferenzialmente su ogni lato del tunnel sono previsti due allineamenti di bruciatori, uno sopra ed uno sotto il trasportatore a rulli. Preferably, on each side of the tunnel, two burner alignments are provided, one above and one below the roller conveyor.
20 I bruciatori sono alimentati a gruppi, posti in derivazione, da una unica conduttura di gas, ed ogni gruppo di bruciatori è alimentato attraverso un rubinetto asservito ai sistemi di controllo della temperatura. 20 The burners are supplied in groups, placed in derivation, from a single gas pipe, and each group of burners is fed through a tap served by the temperature control systems.
25 Il ciclo di cottura delle piastrelle è 28433-PPG 25 The firing cycle of the tiles is 28433-PPG
determinato con grande precisione attraverso un diagramma di cottura che prevede il progressivo riscaldamento delle piastrelle a partire dall’ingresso nel forno, la loro permanenza per un 5 tempo predeterminato ad una temperatura predeterminata, ed il raffreddamento controllato prima di raggiungere l’uscita del forno. determined with great precision through a firing diagram that provides for the progressive heating of the tiles starting from the entrance into the kiln, their permanence for a predetermined time at a predetermined temperature, and controlled cooling before reaching the kiln exit.
Sono noti diversi tipi di bruciatori, nonché diverse caratteristiche disposizioni degli stessi per 10 ottenere un perfetto controllo del funzionamento del forno, tuttavia la sempre maggiore dimensione della sezione trasversale dei forni, e la adozione di cicli di cottura sempre più rapidi al fine di aumentarne la produttività oraria, hanno posto in evidenza certe 15 deficienze di funzionamento degli impianti tradizionali che ne compromettono l’efficienza. Different types of burners are known, as well as different characteristic arrangements of the same in order to obtain a perfect control of the operation of the oven, however the increasing size of the cross section of the ovens, and the adoption of increasingly rapid cooking cycles in order to increase their hourly productivity, highlighted certain 15 deficiencies in the functioning of traditional plants that compromise their efficiency.
In particolare i limiti degli impianti tradizionali si manifestano allorché la sezione trasversale del forno a tunnel supera certi valori. 20 Nei forni a tunnel molto larghi infatti si verifica una non conveniente distribuzione della temperatura nelle sezioni trasversali, ove si hanno temperature generalmente maggiori al centro che in prossimità delle pareti. In particular, the limits of traditional systems occur when the cross section of the tunnel kiln exceeds certain values. 20 In fact, in very large tunnel ovens there is an inconvenient distribution of the temperature in the cross sections, where temperatures are generally higher in the center than in the vicinity of the walls.
25 Ciò provoca inevitabilmente dei difetti di 28433-PPG 25 This inevitably leads to defects in 28433-PPG
cottura nelle piastrelle che viaggiano in prossimità delle pareti del tunnel, difetti che si traducono in difetti dimensionali e di forma, come la mancanza di planarità, con un conseguente aumento degli scarti. 5 Al fine di ridurre questo fenomeno sono stati studiati, ad opera della stessa richiedente, particolari tipi di bruciatori atti a riscaldare convenientemente l’interno del tunnel anche in prossimità delle pareti laterali. firing in the tiles that travel near the tunnel walls, defects that result in dimensional and shape defects, such as a lack of flatness, with a consequent increase in waste. 5 In order to reduce this phenomenon, particular types of burners have been studied by the same applicant to conveniently heat the inside of the tunnel even near the side walls.
10 In particolare, in IT1287626 della stessa richiedente è descritto un forno a tunnel con due serie di bruciatori di diverse caratteristiche, ove una prima serie di bruciatori sono atti a riscaldare prevalentemente la zona centrale e una seconda serie 15 di bruciatori sono atti a riscaldare prevalentemente la zona prossimale alle pareti del tunnel. 10 In particular, IT1287626 by the same applicant describes a tunnel kiln with two series of burners of different characteristics, where a first series of burners are suitable for heating mainly the central area and a second series 15 of burners are suitable for heating mainly the area proximal to the walls of the tunnel.
In detto forno, la portata di gas ai bruciatori atti a scaldare prevalentemente la zona prossimale alle pareti del tunnel è comandata da una valvola 20 asservita ad un sistema di controllo che modula la portata di gas in funzione della temperatura misurata da apposite termocoppie collocate all’interno del tunnel, in prossimità delle pareti laterali. In said furnace, the gas flow to the burners designed to heat mainly the proximal area to the tunnel walls is controlled by a valve 20 enslaved by a control system which modulates the gas flow according to the temperature measured by special thermocouples placed at the inside the tunnel, near the side walls.
Purtroppo, le misurazione delle termocoppie, 25 poste sulle pareti laterali, sono spesso influenzate 28433-PPG Unfortunately, the measurements of the thermocouples, 25 placed on the side walls, are often affected by 28433-PPG
dalle turbolenze presenti lungo le pareti e dalla vicinanza ai bruciatori stessi. Ciò comporta la misurazione di valori di temperatura che sebbene risulti corretta in merito al punto in cui è 5 effettuata la misurazione, tuttavia, essa risulta essere sensibilmente diversa dalla misurazione di temperatura ottenibile nelle immediate vicinanze delle piastrelle poste sul rullo. In pratica, in una stessa zona, lungo la parete laterale, pur operando 10 ad una temperatura sostanzialmente omogenea, in punti diversi si hanno misurazioni sensibilmente diverse. from the turbulence present along the walls and from the proximity to the burners themselves. This involves the measurement of temperature values which, although it is correct as regards the point where the measurement is carried out, however, it is significantly different from the temperature measurement obtainable in the immediate vicinity of the tiles placed on the roller. In practice, in the same area, along the side wall, while operating 10 at a substantially homogeneous temperature, significantly different measurements are obtained at different points.
Pertanto, l’uso delle termocoppie poste lungo le pareti laterali del tunnel non consente una regolazione efficace del sistema. Therefore, the use of thermocouples placed along the side walls of the tunnel does not allow effective regulation of the system.
15 Risulta, quindi, fortemente sentita l’esigenza di avere a disposizione un forno a tunnel per manufatti ceramici che consenta una regolazione efficace, priva degli inconvenienti della tecnica nota, in modo da ottenere manufatti ceramici aventi caratteristiche 20 dimensionali il più vicino possibile a quelli di progetto, nell’ambito di una soluzione costruttiva semplice e razionale. 15 The need is therefore strongly felt to have available a tunnel kiln for ceramic products that allows effective regulation, without the drawbacks of the prior art, so as to obtain ceramic products having dimensional characteristics as close as possible to those of the project, in the context of a simple and rational constructive solution.
Scopo della presente invenzione è quello di provvedere un forno a tunnel per manufatti ceramici 25 avente caratteristiche strutturali e funzionali tali 28433-PPG The purpose of the present invention is to provide a tunnel kiln for ceramic articles 25 having structural and functional characteristics such as 28433-PPG
da soddisfare le suddette esigenze e da ovviare nel contempo agli inconvenienti di cui si è detto con riferimento alla tecnica nota. to satisfy the aforesaid requirements and at the same time to obviate the drawbacks mentioned with reference to the known art.
Tale scopo è raggiunto mediante un forno a 5 tunnel per manufatti ceramici in accordo con la rivendicazione 1. This object is achieved by means of a 5-tunnel kiln for ceramic products according to claim 1.
Le rivendicazioni dipendenti delineano forme di realizzazione preferite e particolarmente vantaggiose del forno a tunnel per manufatti ceramici secondo 10 l’invenzione. The dependent claims outline preferred and particularly advantageous embodiments of the tunnel kiln for ceramic products according to the invention.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno evidenti dalla lettura della descrizione seguente fornita a titolo esemplificativo e non limitativo, con l’ausilio delle 15 figure illustrate nelle tavole allegate, in cui: Further features and advantages of the invention will become evident from reading the following description provided by way of non-limiting example, with the aid of the 15 figures illustrated in the attached tables, in which:
- la figura 1 mostra una vista laterale di un forno a tunnel secondo la presente invenzione; Figure 1 shows a side view of a tunnel oven according to the present invention;
- la figura 2 mostra la sezione parziale II-II ingrandita di Fig.1; Figure 2 shows the partial enlarged section II-II of Fig.1;
20 - la figura 3 mostra la sezione parziale III-III ingrandita di Fig.2. 20 - figure 3 shows the enlarged partial section III-III of Fig.2.
Con riferimento alle suddette figure, con 1 è globalmente indicato un forno a tunnel per manufatti ceramici in accordo con la presente invenzione. With reference to the aforementioned figures, the number 1 globally indicates a tunnel kiln for ceramic products in accordance with the present invention.
25 Il forno 1 è formato, in maniera del tutto 28433-PPG 25 Oven 1 is formed, in a totally 28433-PPG manner
generale, da due pareti laterali 2 contrapposte, una base 3 e una volta 4. general, by two opposite side walls 2, a base 3 and a vault 4.
All’interno del forno 1 è posto un trasportatore a rulli 5 del tipo di per sé noto, per l’avanzamento 5 dei manufatti ceramici, nell’esempio piastrelle 100. Inside the kiln 1 there is a roller conveyor 5 of the type known per se, for the advancement 5 of the ceramic products, in the example tiles 100.
Su ogni parete laterale 2 del tunnel sono disposti due allineamenti 31 e 32 di bruciatori a gas, rispettivamente al disopra e al disotto del trasportatore 5. On each side wall 2 of the tunnel there are two alignments 31 and 32 of gas burners, respectively above and below the conveyor 5.
10 I bruciatori di ogni allineamento sono collocati all’interno di fori 6 ricavati nella parete laterale 2 del forno. 10 The burners of each alignment are placed inside holes 6 made in the side wall 2 of the oven.
In ogni allineamento sono previste due serie di differenti bruciatori, rispettivamente 51 e 52, i 15 bruciatori di ogni serie essendo intercalati ai bruciatori dell’altra serie. In each alignment there are two series of different burners, 51 and 52 respectively, the 15 burners of each series being interspersed with the burners of the other series.
Si hanno così quattro allineamenti 31,32 di bruciatori, due su una parete e due sull’altra. Ogni allineamento 31,32 è composto da due serie di 20 bruciatori. I bruciatori delle due serie di ogni allineamento sono intercalati tra di loro e con i bruciatori dell’altro allineamento posto sulla stessa parete, e con i bruciatori della stessa serie facenti parte dell’allineamento complanare posto sulla parete 25 di fronte. There are thus four alignments 31.32 of burners, two on one wall and two on the other. Each array 31,32 is made up of two sets of 20 burners. The burners of the two series of each alignment are interspersed with each other and with the burners of the other alignment placed on the same wall, and with the burners of the same series forming part of the coplanar alignment placed on the opposite wall 25.
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In particolare, i bruciatori 51, che chiameremo bruciatori assiali, sono provvisti esclusivamente di un ugello a fiamma assiale in modo da scaldare prevalentemente la zona centrale del tunnel, mentre i 5 bruciatori 52, che chiameremo bruciatori radiali, sono provvisti di una pluralità di ugelli a fiamma radiale in modo da scaldare prevalentemente la zona prossimale della parete laterale del tunnel. In particular, the burners 51, which we will call axial burners, are provided exclusively with an axial flame nozzle so as to mainly heat the central area of the tunnel, while the 5 burners 52, which we will call radial burners, are equipped with a plurality of nozzles. radial flame so as to mainly heat the proximal area of the side wall of the tunnel.
In alternativa, i bruciatori 52 radiali, oltre 10 ad avere gli ugelli a fiamma radiale, possono essere provvisti ulteriormente di un ugello a fiamma assiale. Alternatively, the radial burners 52, in addition to 10 having radial flame nozzles, can be further provided with an axial flame nozzle.
Tutti i bruciatori, assiali e radiali, fanno capo ad un comune condotto 60 di alimentazione del 15 gas combustibile, come avviene nei forni tradizionali. All the burners, axial and radial, are connected to a common duct 60 for feeding the fuel gas 15, as occurs in traditional ovens.
Ogni serie di bruciatori 51 o 52 può essere convenientemente divisa in settori interessanti zone termiche diverse del forno, ognuna delle quali dotata 20 di propri mezzi di regolazione e comando, per semplicità non illustrati, facenti capo al condotto 60 di alimentazione del gas. Each series of burners 51 or 52 can be conveniently divided into sectors involving different thermal zones of the furnace, each of which is equipped 20 with its own adjustment and control means, not illustrated for simplicity, leading to the gas supply duct 60.
In ognuna di dette zone termiche sono collocati dei termoelementi 70 di controllo della temperatura, 25 come termocoppie o sonde termiche, posti 28433-PPG In each of said thermal zones there are 70 thermoelements for temperature control, 25 as thermocouples or thermal probes, placed 28433-PPG
convenientemente centralmente, nell’esempio presso la volta 4 e la base 3, i cui segnali vengono inviati ai dispositivi di regolazione e comando della potenza termica, qui non illustrati. conveniently centrally, in the example at the vault 4 and the base 3, the signals of which are sent to the regulation and control devices of the thermal power, not shown here.
5 In accordo con la presente invenzione e come visibile nella figura 2, i bruciatori 51 assiali fanno capo ad un comune condotto 510 di alimentazione dell’aria su cui sono posti usuali mezzi di regolazione e comando, non illustrati, mentre i 10 bruciatori radiali 52 fanno capo ad un differente condotto 520 di alimentazione dell’aria. 5 In accordance with the present invention and as can be seen in Figure 2, the axial burners 51 are connected to a common air supply duct 510 on which the usual adjustment and control means, not shown, are placed, while the 10 radial burners 52 they lead to a different air supply duct 520.
In particolare, dal condotto 520 si diramano ulteriori condotti, indicati con 524, ciascun facendo capo a un unico bruciatore 52 della seconda serie. 15 Nell’esempio, il condotto 520 dell’aria è intercettato da una valvola 521 motorizzata posta a monte di condotti 524 e asservita ad una unità di controllo 522 programmata per regolare la pressione della corrente dell’aria e quindi la portata da 20 alimentare ai rispettivi bruciatori 52 radiali. In particular, further ducts, indicated with 524, branch off from the duct 520, each leading to a single burner 52 of the second series. 15 In the example, the air duct 520 is intercepted by a motorized valve 521 located upstream of the ducts 524 and enslaved to a control unit 522 programmed to regulate the pressure of the air stream and therefore the flow rate 20 to be fed to the respective radial burners 52.
In particolare, l’unità di controllo 522 regola la pressione dell’aria da inviare ai bruciatori 52 radiali, e quindi la portata di aria, in funzione di segnali ricevuti da opportuni mezzi 523, di cui 25 diremo meglio nel seguito, che rilevano lo 28433-PPG In particular, the control unit 522 regulates the pressure of the air to be sent to the radial burners 52, and therefore the air flow rate, as a function of signals received by suitable means 523, of which 25 will be better described in the following, which detect the 28433-PPG
scostamento dimensionale rispetto al valore di progetto delle piastrelle 100 in uscita dal forno 1. dimensional deviation from the design value of the tiles 100 leaving the kiln 1.
In sostanza, in presenza di difetti rilevati nelle piastrelle 100, poste sui lati, in uscita dal 5 forno, l’unità di controllo 522, ricevuti i segnali dai mezzi 523 di rilevamento, interviene immediatamente cambiando la quantità di aria da immettere nei bruciatori 52 radiali e quindi modificando la temperatura. Ciò è ottenuto mantenendo 10 costante la portata del gas ai bruciatori 52 radiali, che è la stessa di quella ai bruciatori 51 assiali, mantenendo pertanto costante la potenza termica erogata. Basically, in the presence of defects detected in the tiles 100, placed on the sides, at the exit from the kiln 5, the control unit 522, received the signals from the detection means 523, intervenes immediately by changing the quantity of air to be introduced into the burners 52 radial and thus changing the temperature. This is achieved by keeping the gas flow rate 10 constant to the radial burners 52, which is the same as that to the axial burners 51, thus keeping the thermal power delivered constant.
Naturalmente, le variazioni di portata di aria 15 necessarie saranno modeste e pertanto esse non comporteranno scompensi nel funzionamento complessivo del forno. Naturally, the necessary variations in the air flow rate 15 will be modest and therefore they will not cause imbalances in the overall operation of the furnace.
Al fine di ottenere una regolazione ottimale, l’unità di controllo 522 riceve costantemente i 20 valori di pressione attraverso trasduttori di pressione 81, 82 posti rispettivamente sulla linea 510 di alimentazione ai bruciatori 51 assiali e sulla linea 520 di alimentazione ai bruciatori 52 radiali. In order to obtain an optimal regulation, the control unit 522 constantly receives the 20 pressure values through pressure transducers 81, 82 placed respectively on the line 510 for supplying the 51 axial burners and on the line 520 for supplying the 52 radial burners.
Ai fini della presente invenzione, i rilevamenti 25 dei “difetti” delle piastrelle 100 possono essere 28433-PPG For the purposes of the present invention, the detections 25 of the "defects" of the tiles 100 can be 28433-PPG
effettuati sia da parte di un addetto che interviene su una tastiera che si deriva dall’unità di controllo 522 oppure attraverso un sistema di rilevamento automatico del calibro e della planarità della 5 piastrella del tipo descritto nella domanda RE2006A000007, della stessa richiedente, che qui si tralascia di riportare in dettaglio. carried out either by an employee who intervenes on a keyboard derived from the control unit 522 or through an automatic detection system of the size and flatness of the 5th tile of the type described in application RE2006A000007, by the same applicant, who here omits to report in detail.
Naturalmente, qualsiasi alto mezzo idoneo a rilevare i difetti delle piastrelle e ad inviare un 10 corrispondente segnale al sistema di controllo 522 potrà essere impiegato. Of course, any other means suitable for detecting tile defects and for sending a corresponding signal 10 to the control system 522 can be used.
Convenientemente, il segnale inviato al sistema di controllo 522 viene convertito in valori di differenza di pressione da mantenere tra le due 15 correnti di aria alimentata rispettivamente ai bruciatori 51 assiali e ai bruciatori 52 radiali. Conveniently, the signal sent to the control system 522 is converted into pressure difference values to be maintained between the two 15 streams of air fed respectively to the axial burners 51 and to the radial burners 52.
Operativamente, il forno viene avviato mantenendo la stessa pressione dell’aria alimentata ai bruciatori assiali e radiali. Successivamente e solo in presenza 20 di difetti nelle piastrelle in uscita dal forno, rilevati dai mezzi 523 di rilevamento, l’unità di controllo invia un segale alla valvola 521 di maggiore apertura o chiusura in funzione della variazione di pressione richiesta, la quale variazione di pressione 25 è convenientemente calcolata dall’unità 522 in 28433-PPG Operationally, the oven is started maintaining the same pressure of the air fed to the axial and radial burners. Subsequently and only in the presence 20 of defects in the tiles coming out of the kiln, detected by the detection means 523, the control unit sends a signal to the valve 521 with greater opening or closing according to the pressure variation required, which variation of pressure 25 is conveniently calculated by unit 522 in 28433-PPG
funzione del segnale, rappresentativo del difetto delle piastrelle, ricevuto dai mezzi 523 di rilevamento. function of the signal, representative of the defect in the tiles, received by the detection means 523.
In sostanza, si modificano, seppure di poco, i 5 parametri iniziali di funzionamento. Basically, the 5 initial operating parameters are changed, albeit slightly.
In alternativa all’impiego di una valvola 521 che regola più bruciatori 52 radiali, ad esempio i bruciatori di una determinata zona termica, come sopra descritto, è possibile prevedere l’utilizzo di una 10 valvola per ogni bruciatore 52 radiale poste sui condotti 524. In tal caso, per ogni valvola di regolazione è previsto un corrispondente trasduttore di pressione, posto a valle delle valvole, che invia il segnale al sistema di controllo 522. As an alternative to the use of a valve 521 which regulates several radial burners 52, for example the burners of a specific thermal zone, as described above, it is possible to provide for the use of a valve 10 for each radial burner 52 placed on the ducts 524. In this case, a corresponding pressure transducer is provided for each regulating valve, located downstream of the valves, which sends the signal to the control system 522.
15 Poiché il sistema di controllo 522 si serve dei trasduttori di pressione per controllare la differenza di pressione tra la corrente di aria rispettivamente ai bruciatori 51 assiali e ai bruciatori 52 radiali, è possibile sostituire detti trasduttori di pressione 20 con opportuni sistemi di rilevamento della differenza di pressione “∆P” che inviano direttamente il valore di ∆P al sistema di controllo 522. 15 Since the control system 522 uses the pressure transducers to control the pressure difference between the air stream respectively to the axial burners 51 and to the radial burners 52, it is possible to replace said pressure transducers 20 with suitable systems for detecting the difference pressure "∆P" which send the ∆P value directly to the 522 control system.
Naturalmente, il forno è gestito nel suo complesso da una unità elettronica centrale a cui 25 anche l’unità di controllo 522 è asservita. Of course, the oven is managed as a whole by a central electronic unit to which the control unit 522 is also enslaved.
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Come si può apprezzare da quanto descritto, il forno a tunnel per manufatti ceramici secondo la presente invenzione consente di soddisfare le esigenze e di superare gli inconvenienti di cui si è detto 5 nella parte introduttiva della presente descrizione con riferimento alla tecnica nota. As can be appreciated from what has been described, the tunnel kiln for ceramic articles according to the present invention allows to satisfy the needs and to overcome the drawbacks mentioned 5 in the introductory part of the present description with reference to the known art.
Infatti, il forno, secondo la presente invenzione, grazie alla modulazione della portata di aria ai bruciatori radiali comandata da un’unica 10 unità di controllo, consente di ottenere tutte le piastrelle in uscita con dimensioni e planarità richieste, senza distinzione tra quelle provenienti da zone centrali o zone laterali del forno, con conseguente sensibile diminuzione degli scarti. In fact, the kiln, according to the present invention, thanks to the modulation of the air flow to the radial burners controlled by a single 10 control unit, allows to obtain all the exit tiles with the required dimensions and flatness, without distinction between those coming from central areas or side areas of the kiln, with a consequent significant reduction in waste.
15 Inoltre, il forno secondo la presente invenzione può essere realizzato facilmente a partire dai forni tradizionali con piccole modifiche strutturali. 15 Furthermore, the oven according to the present invention can be easily made starting from traditional ovens with small structural modifications.
Ovviamente, al forno a tunnel per manufatti ceramici sopra descritto, un tecnico del ramo, allo 20 scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potrà apportare numerose modifiche e varianti, tutte peraltro contenute nell’ambito di protezione dell’invenzione, quale definito dalle seguenti rivendicazioni. Obviously, a person skilled in the art, in order to satisfy contingent and specific needs, may make numerous modifications and variations to the tunnel kiln for ceramic articles described above, all of which are however contained within the scope of protection of the invention, as defined by the following claims.
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