NO165045B - Industriovn for varmebehandling av gjennomloepende emner. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en industriovn for varmebehandling av gjennomløpende emner, som angitt i krav l's innledning.

Ved slike kjente industriovner går transportbåndets arbeidsavsnitt i hovedsaken horisontalt i fra innløpsåpningen og til fallsjakten, hvor transportbåndet omstyres 90° nedover,

for å gå ut av ovnskammeret. Like over falisjaktens nedre ende munner det i denne en returkanal for transportbåndets returavsnitt. Transportbåndet omstyres således nye 90° i fall-kanalen, for så å gå inn i returkanalen. Returkanalen strekker seg under den egentlige ovn, omtrent frem til i høyde med innløpsåpningen, hvor returkanalen munner i en vannsiffong. Transportbåndets returavsnitt går så i hovedsaken gasstett

ut av returkanalen og inn i transportbåndets drivinnretning.

Der omstyres båndet på nytt, nå oppover og i retning mot innløpsåpningen. Mellom drivinnretningen og innløpsåpningen passerer transportbåndet et slags bord, hvor emnene legges på transportbåndet og på dettes arbeidsavsnitt så bringes inn i ovnskammeret.

Da prosesstemperaturen i ovnen er høy, består transportbåndet vanligvis av innbyrdes sammenkoblede stålspiraler og vil derfor ha en betydelig varmekapasitet. I området ved fall-kanalen vil derfor transportbåndet ta med seg en betydelig varmemengde ut av ovnskammeret. Denne varmemengde vil i returkanalen bare bidra til å oppvarme omgivelsene, og går forøvrig tapt for behandlingsprosessen. Ved utgangen fra returkanalen har transportbåndet en temperatur på under 100°C. I drivinnretningen kjøles transportbåndet eventuelt ytterligere, før det lastes med emner og går inn i ovnskammeret igjen gjennom innløpsåpningen. Innenfor innløpsåpningen må ikke bare de kalde emnene, men også det nedkjølte arbeidsavsnitt i transportbåndet oppvarmes igjen til prosesstemperaturen. Dette medfører enten tilsvarende avkjøling av prosessgassene eller nødvendiggjør bruk av ekstra oppvarmingsinnretninger. I alle tilfeller må transportbåndet tilføres varmeenergi igjen, til

erstatning for den som er gått tapt i returkanalen.

Den varmemengde som er nødvendig for oppvarming av transportbåndet kan til og med være større enn den varmemengde som kreves for oppvarming av emnene.

Hensikten med oppfinnelsen er derfor å tilveiebringe en industriovn hvor transportbåndet tar med seg mindre prosessvarme ut.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved en industriovn med de

i krav l's karakteristikk angitte kjennetegn.

Fordi returavsnittet føres tilbake til innløpsåpningen inne

i ovnskammeret, vil returavsnittet temperatur holde seg tilsvarende prosesstemperaturen. Den i innløpsåpningens område plasserte varmeoverføringsinnretning mellom returavsnittet og arbeidsavsnittet vil gi en direkte varmeoverføring fra returavsnittet og til arbeidsavsnittet. Varmeoverføringen skjer i motstrøm. Man oppnår hermed to ting: returavsnittet av-kjøles til temperaturer som utelukker en beskadigelse av drivinnretningen, slik at drivinnretningens deler som får kontakt med transportbåndet, ikke behøver være av varmebestandig materiale. Den ved avkjølingen frigitte varme opptas direkte av arbeidsavsnittet og overføres til de derpå lagte emner. Uten ekstra ytre energitilførsel heves således arbeidsavsnittets temperatur klart i retning av prosesstemperaturen. Den med returavsnittet ut av ovnskammeret medtatte varmeenergi overføres til arbeidsavsnittet med forholdsmessig små tap og føres altså tilbake til ovnskammeret-

En særlig gunstig virkningsgrad oppnås når varmeoverførings-innretningen i hovedsaken er anordnet utenfor ovnskammeret.

En meget virkningsfull og mekanisk enkel varmeoverføringsinnretning består av et antall over transportbåndets bredde forløpende, sylinderformede ruller av varmeledende materiale. Disse ruller er dreibart opplagret og strekker seg i rett vinkel på arbeidsavsnittets bevegelsesretning. Arbeidsavsnittet vil løpe over de varmeoverførende ruller og motta varme fra disse. Under de varmeoverførende ruller går returavsnittet, idet dette ved hjelp av trykkanordninger holdes i berøring med omkretsflåtene på rullene, slik at arbeidsavsnittet kan overføre sin varme til rullene.

En slik trykkanordning for returavsnittet kan enten bestå av en i hovedsaken plan glidebane eller av flere akseparallelt med varmeoverføringsrullene opplagrede trykkruller. Den først nevnte utførelsesform medfører den fordel at den er enklere i fremstilling, mens den andre utførelsesform vil medføre mindre drivkrefter for transportbåndet. Alt etter utførelses-form er trykkrullene eller de varmeoverførende ruller opplagret i en tilhørende skyveføring, slik at en respektiv rull kan beveges i retning mot glidebanen hhv. den varmeoverførende rull.

Varmetapet i transportbåndet kan reduseres ytterligere dersom det foran ovnskammerets innløpsåpning plasseres et forkammer hvorigjennom transportbåndet går og som opptar i hvertfall varmeoverføringsinnretningen og eventuelt også drivinnretningen, idet forkammeret har en fylleåpning for innføring av emner.

Bortsett fra den bedre varmeisolering vil et slikt forkammer

i sterk grad hindre at luft trenger inn i ovnsatmosfæren og således eventuelt bevirker en uønsket endring av ovnsatmosfær-ens sammensetning. Transportbåndets returavsnitt vil nemlig når det går ut av ovnskammeret stadig ta med seg ovnsatmosfære inn i forkammeret, som på denne måten spyles med ovnsatmosfære. Fremmedluft som eventuelt trenger inn sammen med emnene kan på denne måten spyles ut av de medrevne ovnsgasser, gjennom fylleåpningen. Den forannevnte til teknikkens stand hørende

vannsiffong er derfor ikke lenger nødvendig.

Fordi dessuten både arbeidsavsnittet og returavsnittet går gjennom innløpsåpningen vil ovnsatmosfære-tapet totalt sett være mindre enn ved tidligere kjente utførelser.

Særlig fordelaktig er det dersom fylleåpningen er anordnet over transportbåndet og, sett i transportretningen, foran varmeoverføringsinnretningen. Pa denne måten utnytter man nemlig hele lengden av varmeoverføringsinnretninger for over-føring av varme fra returavsnittet til arbeidsavsnittet og til emnene.

Den med hensyn til tap av ovngass særlig kritiske innløps-åpning kan gis redusert lysåpning dersom det inne i ovnskammeret og i nærheten av innløpsåpningen er anordnet en omstyringsinnretning for returavsnittet, hvilken omstyringsinnretning løfter returavsnittet i retning mot arbeidsavsnittets underside.

På tegningen er det vist et utførelseseksempel av oppfinnelsen. På tegningene viser: Fig.l et lengdesnitt gjennom en industriovn ifølge

oppfinnelsen,

fig.2 viser industriovnens forkammer i lengdesnitt,

men i større målestokk og uten transportbånd, fig.3 viser forkammeret i snitt etter linjen III-III

i fig.l,

fig. 4 viser industriovnens ovnskammer i snitt etter

linjen IV-IV,og

fig.5 viser et perspektivutsnitt av transportbåndet

som; anvendes i industr iovnen.

I fig.l er det vist en industriovn 1, for kontinuerlig varmebehandling av emner, eksempelvis for oppkulling, nitrering, karbonnitrering eller lignende. Industriovnen har et avlangt varmeisolerende utforet ovnskammer 2. I ovnskammeret går det fra sidevegg til sidevegg oppvarmingsrør 3 hvor det er plassert brennere for oppvarming av ovnsatmosfæren. Ovnskammeret 2 har på sin endeside 4 en innløpsåpning 5. Foran dette er det et rett forkammer 6. Forkammeret har rørform og er også varme-isolert. Forkammerets i tverrsnitt omtrent rettvinklede innerrom 7 flukter med innløpsåpningen 5 og ender utad med en fylleåpning 8. 1 ovnskammerets andre ende er det i bunnen 9 utformet en fallsjakt 11 hvorigjennom de gjennom ovnskammerets vandrende emner forlater industriovnen 1. For transport av evner fra fylleåpningen 8, gjennom forkammeret 6 og gjennom ovnskammeret 2, frem til fallsjakten 11, inneholder industriovnen et endeløst, varmebestandig transportbånd 12 som kan settes i bevegelse ved hjelp av en foran forkammeret 6 plasserte drivinnretning 13. Transportbåndets ut av drivinnretningen 13 gående avsnitt danner et arbeidsavsnitt 14. Dette arbeidsavsnitt går gjennom fylleåpningen 8 og inn i rommet 7 i forkammeret 6, går der over en nedenfor nærmere beskrevet varmeoverføringsinnretning 15, og går så inn i innløpsåpningen 5 og inn i ovnskammeret 2, Inne i ovnskammeret 2 er arbeidsavsnittet understøttet av en herd 10. Herden er vist nærmere i tverrsnitt i fig.4. Ved herdens 10 mot fallsjakten 11 vendte ende er det inne i ovnskammeret anordnet en omstyringsinnretning 16 for transportbåndet 12. Omstillingsinnretningen dannes her av en inne i ovnskammeret 2 fritt dreibar sylindrisk rulle. Rullens bredde svarer til bredden til det anvendte transportbånd 12. På denne måten omstyres transportbåndet 12 over fallsjaktens åpning ca.180° og går tilbake i retning mot drivinnretningen 13. Gjenstand-er som ligger på arbeidsavsnittet 14 vil herved falle ned i fallsjakten 11 og forlate ovnskammeret 2. Det avsnitt av 'transportbåndet 12 som går tilbake, returavsnittet 17, går gjennom ovnskammeretog tilbake til innløpsåpningen 5.

I nærheten av innløpsåpningen 5 er det en rulle 18 som løfter det fritt hengende returavsnitt 17 opp mot undersiden av arbeidsavsnittet. Dette medfører at innløpsåpningen 5, hvorigjennom returavsnittet går ut av ovnskammeret, bare behøver å ha en liten lysåpningshøyde. Fra innløpsåpningen 5 går returavsnittet til den i forkammeret 6 forhåndenværende varmeoverføringsinnretning 15, og så ut gjennom fylleåpningen 8 og inn i drivinnretningen 13. Drivinnretningen 13 innbefatter i hovedsaken to akseparallelle og dreibart opplagrede ruller 19,20. Rullen 19 virker som spennrulle for transportbåndet 12, mens rullen 20 kan drives langsomt av en girmotor 21, for drift av transportbåndet 12.

Det skal også nevnes at det under taket i ovnskammeret 2 befinner seg en motordrevet ventilator 22 for påvirkning av ovnsatmosfæren. Ovnsatmosfæren overvåkes med hensyn på sammensetning og temperatur med en partialtrykksonde 23 og et termo-meter 24 .

Den nevnte, inne i ovnskammeret 2 anordnede herd 10 består i hovedsaken, se fig.4, av to parallelle, i innbyrdes avstand forløpende skinner 25 og 26. I utførelseseksemplet er disse festet til 4 tverrbjelker 27 i ovnkammeret. Bjelkene 27 er løst lagt inn i tilsvarende utsparinger 28 og 29 i foringen 31 i ovnskammeret 2, se fig. 4.

Da de vinkelformede skinner 25 og 26 skal understøtte transportbåndets arbeidsavsnitt, har de en innbyrdes avstand som svarer til transportbåndets bredde. Transportbåndet har langs ' kantene plasserte føringslister 32 og 33. Hensikten med disse er at de skal hindre emner å falle av båndet.

Med henvisning til fig.2 og 3 skal nå varmeoverføringsinnret-ningen 15 beskrives nærmere. Varmeoverføringsinnretningen be-' finner seg i forkammeret og ligger mellom transportbåndets arbeidsavsnitt 14 og returavsnittet 17. Varmeoverføringsinn-

retningen 15 tjener til å overføre den med returavsnittet 17

ut av ovnkammeret 2 stadig medtatte varme over til det inn i forkammeret 6 og derfra inn i ovnskammerets 2 innløpende arbeidsavsnitt. Derved oppnås at arbeidsavsnittet 17 avkjøles til en håndterbar temperatur etter at det har gått ut av ovnskammeret 2, slik at det ikke kreves noen spesielle varmebestan-dige tiltak eller komponenter i drivinnretningen 13. Dessut-

en blir den ved returavsnittet utførte varme overført til arbeidsavsnittet 14, slik at derved varmetapet fra ovnskammeret 2 holdes så lavt som mulig.

Ved en realisert industriovn ble det målt følgende temperaturer på transportbåndet: Det ut av åpningen 5 gående returavsnitt 17 hadde samme temperatur som i ovnsatmosfæren, det vil si ca. 800°C. Ved slutten av varmeoverføringsinnretningen 15, det vil si i nærheten av fylleåpningen 8, var returavsnittet avkjølt fra de nevnte 800°C og ned til ca.60°C.

Den herunder frigjorte varme ble overført til det med emner belagte arbeidsavsnitt 14, som ved fylleåpningen 8 hadde en temperatur på 40°C og ved innløpsåpningen 5, etter varmeoverføringen 15, allerede var oppvarmet til 600°C.

Det tør således være klart at varmeoverføringsinnretningen

15 muliggjør en tydelig forbedring av varmebalansen, fordi

i den av returavsnittet 17 avgitte varme ikke går tapt til omgivelsene, men kan utnyttes for oppvarming av arbeidsavsnittet 14 og emnene.

I utførelseseksemplet er forkammerets innerrom 7 begrenset

) av et i tverrsnitt rettvinklet stålrør 41 som strekker seg

fra åpningen 8 og til utsiden av ovnskammerets endevegg 4. Stålrøret danner derfor bunnen 42, to parallelle sidevegger 43,44 og taket 45 i forkammerets innerrom 7. Forkammerets varmeisolering er plassert på utsiden av stålrøret 42, hvis

>lysåpnings-bredde svarer til transportbåndets 12 bredde.

Varmeoverføringsinnretningen 15 inne i stålrøret 41 dannes

av totalt 5 parallelle og i innbyrdes avstander anordnede ruller 46a til 46e. Hver slik rulle består av et stålrør med en bredde svarende til transportbåndets og plassert i rett vinkel på transportbåndets bevegelsesretning. Baksidene av de respektive båndavsnitt 14 og 17 holdes i anlegg mot disse stålrørene 46a til 46e, slik at det oppstår en varmekontakt eller en varmebro mellom de to i motsatte retninger løpende båndavsnitt 14,17. Returavsnittet 17 går på en til bunnen 42 festet, plan og horisontalt forløpende glidebane 47, hvis bredde er litt mindre enn avstanden mellom transportbåndets to føringslister 32 og 33, se fig.3. Dette gir en plan under-støttelse av returavsnittet 17 der hvor emnene ligger på transportbåndet, og det hindres at transportbåndet 12 med tilhørende føringslister 32,33 krummer seg opp fra glidebanen 47. Glidebanen 47 strekker seg fra fylleåpningen 8 og til innløpsåpningen 5. Der går glidebanen over i en skrårampe 48 som strekker seg inn i ovnskammeret 2. På baksiden av det av glidebanens 47 understøttede returavsnitt 17 vil de fem varmeoverføringsrullene 46a til 46e få anlegg, hvor rullene kan bevege seg relativt fritt i høyden. Arbeidsavsnittet 14 løper i forkammeret 6 med sin bakside mot omkretsflåtene til de varmeoverførende ruller 46a til 46e og holdes i anlegg mot rullene under påvirkning av sin egen tyngde. De av varmeledende og varmebestandig materiale utførte varmeoverførings-ruller har en ytterdiameter mellom 10 og 80 mm, fortrinnsvis

en diameter mellom 10 og 50 mm, og en innbyrdes senteravstand på ca. 100 mm, hvorved en nevneverdig nedhenging av transportbåndet 12 mellom to hosliggende varmeoverføringsruller hindres.

I de to sideveggene 43 og 44 er det tatt ut respektive rettvinklede åpninger eller slisser 49a til 49e. Her rager endene til de varmeoverførende ruller 46a til 46e inn med forholdsvis stor radiell klaring, idet rullenes,lengde er større enn

iden frie avstand mellom de to sidevegger 43 og 44. For å hindre at de varmeoverførende ruller etter hvert vandrer ut

i aksialretningen, er utenfor innerrommet 7 ved hver sidevegg 43 og 44 festet en avbøyet flens 51,52 som bare tjener som påløpsflate for den respektive hosliggende endeside av de varmeoverførende ruller 46a til 46e.

Når føringslistene 32 og 33 på transportbåndet 12 rager ut også på baksiden, nærmere om dette nedenfor, så vil det være nødvendig å avtrappe rulleendene, slik det er vist i fig.3,

for derved å unngå at transportbåndet går med sine lister 32, 33 mot rullene 46a til 46e. I så tilfelle vil nemlig baksiden av transportbåndet 12 ikke få skikkelig anlegg. Anvendes det sylindriske rør for de varmeoverførende ruller 46, slik til-fellet er her, så vil det være tilstrekkelig å sette inn sylindriske enderør 53, for derved å oppnå den ønskede av-trapping i endepartiene.

For i størst mulig grad å hindre at ytterluft strømmer inn i ovnskammeret 2, er det over fylleåpningen 8 fritt pendlende opphengt en klaff 54. Denne klaffen glir på arbeidsavsnittet 14 og svinges opp av de passerende, på transportbåndet liggen-de emner. Videre kan det mellom arbeidsavsnittet 14 og returavsnittet 17 tilveiebringes en flammegardin ved hjelp av brennerdyser 55. Et slikt flammegardin vil ytterligere tette mot inntrenging av ytterluft. Skulle allikevel ytterluft komme inn i forkammeret, så vil slik ytterluft spyles ut av den ovnsatmosfære som går ut fra forkammeret 6 gjennom fylleåpningen 8, noe som særlig lettes dersom transportbåndet,

som vist i fig.5, er utført spesielt gassgjennomtrengelig.

Det vil da stadig finne sted en liten spyling av forkammeret

6 med ovnsaimosfære over hele tverrsnittet til innerrommet 7, noe som på en virksom måte vil hindre luftinntrengning i ovnskammeret 2 .

Det i fig.5 i perspektivutsnitt viste transportbånd 12 er bygget opp av flere på tvers av transportbåndets lengderetning forløpende avflatede trådspiraler 56a til 56c. Hosliggende trådspiraler 56a,56b hhv. 56b,56c, er forbundne med hverandre ved hjelp av en respektiv rundstang 57a til 57d. Ved hver spiralende er det på hver rundstang tredd på to plater 58a til 58d. Disse platene danner de før omtalte føringslister 32 og 33. Som vist er platene satt på to og to hosliggende rundstenger slik at man får den i fig.5 viste overlapping av platene i transportbåndets lengderetning.

Utenfor platen 58a til 58d er rundstengene 57a til 57d av-bøyet mot en hosliggende rundstang og bøyd tilbake i krokform med grep rundt den hosliggende rundstang.

Dersom de på glidebanen 47 virkende friksjonskrefter er for store, så vil det også være mulig istedenfor den gjennomgå-ende glidebane 47 å anordne ytterligere dreibart opplagrede ruller under hver av de varmeoverførende ruller 46a til 46d, slik at det altså bare vil finne sted avsrullingsbevegelser mellom transportbåndet og de deler i forkammeret 6 som får berøring med transportbåndet.

Claims (13)

1. Industriovn for varmebehandling av gjennomløpende emner, med et ovnskammer (2) som i den ene enden har en innløpsåpning (5) og i den andre enden har en fallkanal (11) , med et endeløst transportbånd (12) som i det minste med sitt emnebærende arbeidsavsnitt (14) går gjennom ovnskammeret fra innløpsåpningen og til fallsjakten, og med en drivinnretning (13) for transportbåndet, hvilket transportbånd i området ved fallsjakten (11) omstyres motsatt emnenes transportretning, idet arbeidsavsnittet (14) går inn i ovnskammeret (2) gjennom innløpsåpningen (5) og de på transportbåndet fremførte emner går ut av ovnskammeret (2) gjennom fallsjakten (11), samt med en utenfor ovnskammeret anordnet og til innløpsåpningen hosliggende, andre omstyringsinnretning (20) for transportbåndet , karakterisert ved at transportbåndets (12) returavsnitt (17) går tilbake inne i ovnskammeret (2) og ut gjennom innløpsåpningen (5), og ved at det ved den til innløpsåpningen (5) hosliggende ende av transportbåndet er anordnet en varmeoverføringsinnretning (15) mellom transportbåndets returavsnitt (17) og arbeidsavsnittet (14) .

2. Industriovn ifølge krav 1, karakterisert ved at varmeoverføringsinnretningen (15) i hovedsaken befinner seg utenfor ovnskammeret (2).

3. Industriovn ifølge krav l, karakterisert ved at varmeoverføringsinnretningen (15) er dannet av flere over transportbåndets (12) bredde forløpende, sylinderformede eller sylindriske ruller (46a-46e) av varmeledende og varmebestandig materiale, hvilke ruller er dreibart opplagret og har anlegg mot arbeidsavsnittet (14), idet returavsnittet (17) ved hjelp av trykkanordninger (47) holdes i berøring med omkretsflaten til de varmeoverførende ruller (46a-46e).

4. Industriovn ifølge krav 3, karakterisert ved at trykkanordningen er dannet av en i hovedsaken plan glidebane (47) som returavsnittet (17) glir langs og under-støttes av , og at hver av de varmeoverf ørende ruller (46a-46e) er fritt bevegelig i rett vinkel på den av glidebanen (47) dannende flate.

5. Industriovn ifølge .krav 3, karakterisert ved at trykkanordningen er dannet av med de varmeoverførende ruller (46a-46e) akseparallelt opplagrede trykkruller, og at det for opplagring enten av hver trykkrull eller av hver av de varmeoverførende ruller er anordnet en skyvefør-ing, hvori hver rulle har vertikal forskyvbar føring ' i retning mot den andre rulle.

6. Industriovn ifølge krav 1, karakterisert ved at det til ovnskammeret er knyttet en med ovnskammeret gjennom innløpsåpningen (5) i forbindelse stående forkammer (6) hvorigjennom transportbåndet (12) løper, og hvori det minste en del av varmeoverføriirgsinnretningen (15) befinner seg, hvilket forkammer (6) har en fylleåpning (8) for innføring av emnene.

7. Industriovn ifølge krav 6, karakterisert ved at fylleåpningen (8) befinner seg over transportbåndet og, sett i transportretningen, foran varmeoverførings-innretningen (15:) .

8. Industriovn ifølge krav 7, karakterisert v e d at det inne i ovnskammeret (2) og i nærheten av innløpsåpningen (5) er anordnet en ytterligere omstyringsinnretning (18) for returavsnittet (17), hvormed returavsnittet føres opp mot undersiden av arbeidsavsnittet (14).

9. Industriovn ifølge krav 3, karakterisert ved at de varmeoverførende ruller (46a-46e) er sylindriske rør, hvis diameter ligger mellom 10 mm og 80 mm, fortrinnsvis mellom 10 mm og 50 mm.

10. Industriovn ifølge krav 1, karakterisert ved at sett parallelt med transportbåndets (12) bevegelsesretning har varmeoverføringsinnretningen (15) en lengde på mellom 0,5 m og 2 m.

11. Industriovn ifølge krav 3, karakterisert ved at det som varmeoverf øringsinnretning (15) er anordnet minst fem i like innbyrdes avstander anordnede ruller (46a-46e).

12. Industriovn ifølge krav l, karakterisert ved at transportbåndet (12) er gassgjennomtrengelig.

13. Industriovn ifølge krav 12, karakterisert ved at transportbåndet (12) består av et antall parallelt ved siden av hverandre anordnede spiraler (56a-56c), idet hosliggende spiraler er forbundne med hverandre ved hjelp av en respektiv gjennom to nabospiraler løpende stav (57a-57c).