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Anwendung des bei Schrittmacheröfen bekannten Prinzips der Bewegung des Gutes in einem rechtwinkeligen Bewegungsdiagramm bei der Erwärmung von Gut höheren Gewichtes auf Temperaturen über 11000 C, und Durchlaufofen Öfen, in denen das Gut auf eine Temperatur von zirka 1250 C gebracht werden kann, werden u. a. als sogenannte Durchlauf- bzw. Durchstoss- öfen oder Drehherdöfen ausgeführt. Bei den Durchlauf- bzw. Durchstossöfen liegen die einzelnen Stücke des Gutes gegeneinander an und werden über das jeweils zuletzt eingebrachte Stück durch den Ofen hindurchgestossen.
Diese Art des Transportes hat zur Folge, dass der Wärmeübergang, abgesehen von den Stirnflächen, nur an einer, höchstens an zwei Flächen des Gutes stattfinden kann, so dass das Gut verhältnismässig lange im Ofen bleiben muss und die einzelnen Oberflächen des Gutes unterschiedlich stark dem Zundern unterliegen. Der Vorteil dieser Öfen besteht in der guten Raumausnutzung.
Bei den Drehherdöfen wird der Nachteil der vorgenannten Öfen zwar vermieden, weil dort durch die radiale Anordnung des Gutes der Wärmeübergang zwangsläufig über weitere Flächen des Gutes erfolgt ; dafür haben aber diese Öfen den Nachteil einer äusserst schlechten Herdausnutzung, da durch die radiale Anordnung des Gutes sehr viel freie Herdfläche ungenutzt bleiben muss. Darüber hinaus benötigt die Kreisform der Öfen beim Aufstellen mehrerer Öfen weit mehr Raum als die im Grundriss rechteckigen Durchlauföfen.
Nun sind aber auch schon Öfen bekannt geworden, die für niedrigere Temperaturen und niedrigere mechanische Belastungen bestimmt sind, nämlich die sogenannten Schrittmacheröfen, in denen leichtes bzw. flaches Gut auf etwa 1050 0 C gebracht werden soll. In diesen Öfen wurde zum Transport des Gutes zwar eine zusätzliche Einrichtung vorgesehen, die das Gut einzeln erfasst und es auf einer Geraden durch den Ofen bewegt ; jedoch wurde bei diesen Öfen bisher meist so verfahren, dass die Stücke ebenfalls abstandlos in den Ofen eingelegt wurden, wie dies bei den Durchlauföfen geschieht.
Der Einhaltung eines Abstandes zwischen den einzelnen zu erwärmenden Stücken kommt bei diesen Öfen auch kaum Bedeutung zu, weil die einander entgegengerichteten Kanten der Stücke im Verhältnis zur Grösse der parallel zur Herdfläche liegenden und der Wärme voll ausgesetzten Oberfläche verschwindend klein sind.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, einen Ofen zu schaffen, in welchem Gut höheren Gewichtes, also beispielsweise Metallblöcke unterschiedlichster Art und Grösse, wie Brammen, Knüppel, Barren, auf die zur Weiterverarbeitung nötige Temperatur, die bei den zur Zeit bekannten Materialien etwa bei 1250 0 C liegt, zu bringen sind, und bei welchem einerseits die thermische Überbeanspruchung einzelner Flächen des zu wärmenden Gutes aber auch die mechanische Überbelastung der Herdfläche vermieden werden.
Dies wird nach dem Gegenstand der Erfindung durch die Anwendung des bei Schrittmacheröfen bekannten Prinzips der Bewegung eines thermisch zu behandelnden Gutes in einem rechtwinkeligen Bewegungsdiagramm mit Hilfe von Hubwagen,
deren Fläche mindestens etwa so gross ist wie die Summe der beidseitig von ihnen angeordneten, ihnen zugeordneten ortsfesten Herdflächen in Öfen zur Erwärmung von Gut höheren Gewichtes auf Temperaturen über 1100 C (bis etwa 1250 C) erreicht.
Durch den grossflächigen, bewegten Herdteil wird der Auflagedruck pro cm 2 auf ein Minimum herabgesetzt und damit dessen Auflagefläche weitestgehend geschont. Das Auflegen der einzelnen Stücke im Abstand voneinander ermöglicht den Wärmeübergang an allen nicht aufliegenden Flächen bzw. Flächenteilen des Gutes, so dass die Wärme nahezu allseitig von aussen gegen den Kern des Gutes gleichmässig vordringen kann und eine thermische Überbeanspruchung der einen oder andern Fläche und damit das Zundern dieser Flächen vermieden wird.
Um dem Ofen einen möglichst grossen Wirkungsbereich zu geben, ist es vorteilhaft, zwei oder mehr bewegliche Herdteile im Abstand nebeneinander und parallel zueinander anzuordnen. Bei so ausgebildeten Öfen können entweder mehrere Transportbahnen für kleinere Stücke nebeneinander angeordnet sein, oder alle bzw.
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ein Teil der bewegten Herdteile zum gemein- samen Transport einer einzigen, grösseren Stückart verwendet werden.
Diese Ausbildung hat neben bereits erwähnten Vorteilen zur Folge, dass auch die Anordnung mehrerer beweglicher Herdflächen im Sinne der Erfindung die Anwendung des bei Schrittmacher- öfen bekannten Durchsatzprinzips in anderer
Form bei Öfen, in denen Gut höheren Gewichtes auf Höchsttemperaturen zu erwärmen ist, überhaupt erst möglich wird ; denn bei so ausgebildeten Öfen sind nur wenige vom Ofeninneren zum ausserhalb angeordneten Antriebsteil führende Spalte vorhanden, deren Abdichtung bzw. Isolierung im Gegensatz zu den vielen Spalten der Hubbalkenöfen auch mit bekannten Mitteln möglich ist. Vor allem können diese wenigen Spalte so gehalten sein, dass der anfallende Zunder nach unten durchfallen und die bewegten Teile nicht verklemmen kann.
Um mehrere Herdteile bewegen zu können, sind vorzugsweise Steuermittel vorzusehen, die entweder alle Herdteile synchron zueinander schalten oder die Herdteile einzeln bzw. in Gruppen an Antriebe unterschiedlicher Geschwindigkeiten legen. Mit einer derartigen Steuereinrichtung wäre es beispielsweise auch möglich, Stücke mit grossem Volumen mit geringerer Geschwindigkeit durch den Ofen zu bewegen, wogegen auf der danebenliegenden Bahn Stücke kleineren Volumens mit grösserer Geschwindigkeit transportiert werden, wobei die Geschwindigkeit so zu regulieren ist, dass alle Stücke mit einer Temperatur am Ofenende angelangt sind, die für ihre Weiterverarbeitung erforderlich ist.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann der Durchlaufofen mit einem Gutträger versehen sein, der als in horizontaler Richtung verfahrbarer Wagen ausgebildet ist, der über Rollen oder Räder auf in vertikaler Richtung angetriebenen Schienen ruht und nach einem rechtwinkeligen Bewegungsdiagramm gesteuert ist, wobei der Gutträger nach Beendigung seiner horizontalen Rückwärtsbewegung bei seiner Bewegung in vertikaler Richtung in eine Zwischenstellung gelangt, in der seine Herdfläche mit der ortsfesten Herdfläche fluchtet, in welcher Stellung er bis zum Beginn eines neuen Taktes und der Vollendung des Aufwärtshubes zum Zwecke der Aufnahme von Gut verriegelbar ist.
In den Zeichnungen sind einige Ausführungbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt ; es zeigen : Fig. 1 einen Schnitt durch einen Ofen mit zwei nebeneinanderliegenden Hubwagen, Fig. 2 einen Schnitt durch einen Ofen mit nur einem Hubwagen, Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Teil der Ofenlänge bei einem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Ofen mit Zubringerteil, Fig. 5 die Fig. 4 von oben gesehen, Fig. 6 die Ansicht einer Konstruktion, bei der zwei Rahmen den beweglichen Herdteil tragen, Fig. 7 eine Draufsicht auf Fig. 6, Fig. 8 eine Seitenansicht der Fig. 6, Fig. 9 einen vergrösserten Schnitt durch das Keilflächenpaar, Fig. 10 einen Querschnitt durch Fig. 9, Fig. 11 ein Fahrdiagramm und Fig, 12 einen Querschnitt durch eine unterschiedliche Ofenausführung nach der Erfindung.
Der Ofen 1 der Fig. 1 weist ortsfeste, durchlaufende Herdteile 10, 11 und 12 auf, die aus feuerfestem Werkstoff, beispielsweise Schamotte, bestehen. Zwischen den Herdteilen 10 und 12
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angeordnet, deren Längserstreckung etwa der- jenigen des Herdes entspricht. Die Teile 20, 30 dieser Hubwagen bestehen aus feuerfestem Werk- stoff, die Teile 21 bzw. 31 aus Stahl od. dgl. Jeder Hubwagen weist eine Anzahl Räder oder
Rollen 22 bzw. 32 auf, die auf den Gleitbahnen oder-schienen 4 bzw. 5 geführt sind, Die zwischen Hubwagen und ortsfesten Herdteilen bestehenden
Spalte sind auf nicht dargestellte Weise gegen das
Ofeninnere abgedichtet bzw. isoliert, so dass die ausserhalb des Ofeninneren liegenden angetriebenen oder antreibenden Mittel durch die Ofenatmosphäre nicht beeinflusst werden können.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2-5 ist nur ein Hubwagen 2 dargestellt.
Bei den in den Fig. 6-12 dargestellten Ausführungsformen der Erfindung sind als bewegte Herdteile zwei Rahmen 100 bzw. 200 vorgesehen, die etwa gleich ausgebildet sind und übereinander liegen. Jeder dieser Rahmen weist eine Keilfläche 101 bzw. 201 auf, die einander zugekehrt sind, und zwischen denen Rollen als Gleitmittel angeordnet sind. Der Rahmen 100 ist über Rollen 103 auf einer Gleitbahn gelagert.
Der Rahmen 200 trägt den Herdflächenteil 300 (Fig. 12), diese Teile sind aus hitzebeständigem Werkstoff gefertigt. Die Verbindung zwischen dem Rahmen 200 und den Herd- bzw. Tragteilen 300, 301 kann unterschiedlich ausgeführt werden, jedoch sind die Führungen der bewegten Herdteile gegenüber den ortsfesten Herdteilen in an sich bekannter Weise abgedichtet bzw. isoliert, 1 so dass die Ofentemperatur nicht auf die angetriebenen bzw. antreibenden Mittel einwirken kann.
, Die Welle 400 ist durch einen schematisch angedeuteten Motor mit einer vorher zu bestimmenden Geschwindigkeit angetrieben. Mit ihr 1 sind ein Kurvenscheibenpaar 401 und zwei Arme 402 starr verbunden. In Punkt 403 der Arme 402 ist jeweils ein Lenker 105 angelenkt, die am Rahmen 100 angreifen. Am Rahmen 200 ist ein Lenkersystem angelenkt, welches aus den 1 Hebelpaaren 202, 203, 204, 205, 207 und 208 besteht. Die Lenkerpaare 205-208 sind bei 206 bzw. 209 schwenkbar angeordnet und tragen je ein Rollenpaar 210, die mit dem Umfang der Kurvenscheiben 401 in Eingriff stehen.
Bei Umdrehung der Welle 400 im Uhrzeigersinn in die in den Figuren dargestellte Zwischenstellung wird der Rahmen 100 über die Hebelpaare 105, 402, in der Fig. 6 nach rechts verschoben, wogegen der Rahmen 200 in Horizontal- 1 richtung nicht bewegt wird, da die Hebelpaare 205, 208 durch die besondere Gestaltung des Umfanges der Kurvenscheiben 401 nicht verschwenkt wer-
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den. Während dieser Relativverschiebung zwi- schen den beiden Rahmen wird der obere Rah- men 200 in vertikaler Richtung angehoben, bis er in die in der Fig. 6 dargestellte Lage gelangt ist. Beim Weiterdrehen der Welle 400 verschieben nun die von den Kurvenscheiben gesteuerten
Hebelpaare 205, 208 den Rahmen 200 und das
Hebelpaar 402 den Rahmen 100, so dass beide
Rahmen in horizontaler Lage gleichsinnig bewegt werden.
Gegen Ende einer Vollumdrehung der
Welle 400 um 3600 bleibt der obere Rahmen liegen, wogegen der untere Rahmen 100 in ent- gegengesetzter Richtung verschoben wird, so dass sich der obere Rahmen wieder senkt ; danach werden im letzten Teil der Umdrehung der
Welle 400 beide Rahmen in die Ausgangsstellung zurückgebracht.
Die Fig. 4 und 5 geben eine Übersicht über die
Beschickungsvorrichtung, die insofern für den
Gegenstand der Erfindung von Bedeutung ist, als es die Erfindung zulässt, das Gut dem Ofen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit zuzuführen. Zu diesem Zweck sind hinter einem Stapel 62 des
Gutes Malteserkreuze 7 angeordnet und mit einem regelbaren, beispielsweise auf deren Welle 70 einwirkenden Antrieb versehen, ein Rollgang od. dgl. und Aufnahmeteile 14, 15 bzw. 23 vor- gesehen.
Die Einrichtung arbeitet wie folgt :
Vom Stapel 62 rutscht das Gut stückweise nach unten und gelangt in den Bereich der Kreuze 7, die in der Fig. 4 entgegen dem Uhrzeigersinn angetrieben sind. Diese befördern das
Gut mit vorher bestimmbarer Geschwindigkeit auf den Rollgang, von dem es zum Ofen gebracht wird. Dort legt es sich auf die Arme 14, 15 und 23 auf, von denen die Arme 14, 15 ortsfest, die Arme 23 mit dem beweglichen Hubwagen 2 bzw. dem oberen Rahmen 200 der Fig. 6-12 verbunden sind.
In der Ruhelage befinden sich alle Hubwagen bzw. Rahmen 100, 200 in einer solchen Höhe (Zwischenstellung), dass die Herdfläche der beweglichen Herdteile mit derjenigen der Herdteile 10, 11, 12 in einer Ebene liegt. Auf diese Weise liegt das gesamte Gut während der überwiegenden Durchsatzzeit auf seiner ganzen Grundfläche auf, so dass der Flächendruck auf ein überhaupt erreichbares Minimum herabgesetzt ist. Beginnt nun der Transporttakt, so werden die Gleitbahnen 4, 5 der Hubwagen bzw. der obere Rahmen 200 so weit angehoben, dass das Gut von den ortsfesten Auflagen 10, 11, 12 freikommt, wonach die Hubwagen bzw. Rahmen in Richtung Ausstoss verschoben werden. Um eine Beschädigung der Grundfläche des Gutes zu verhindern, beginnt der Vorschubantrieb vorzugsweise erst dann auf die beweglichen Teile einzuwirken, wenn dieser Hub beendet ist.
Ist dies der Fall, dann wirkt die Hubeinrichtung auf die Gleitbahnen 4, 5 bzw. wird der eine der Rahmen in horizontaler Richtung festgehalten, so dass die betreffenden Teile so weit gesenkt werden, dass einerseits das Gut bei 10, 11 bzw. 12 aufliegt, anderseits die Oberfläche der bewegten Herdteile keine Berührung mehr mit dem Gut hat, so dass deren Zurückverschieben ohne Beschädigung der
Gutauflagefläche erfolgen kann. In der vordersten
Stellung angelangt, werden die Gleitbahnen 4, 5 bzw. der obere Rahmen in die Zwischenstellung angehoben, in welcher die Herdfläche der beweg- lichen Herdteile mit der ortsfesten Herdfläche fluchtet und in dieser Stellung verriegelt.
Der Rhythmus, mit welchem die Hubwagen bzw. Rahmen bewegt werden, ist der Zeit an- gepasst, die zum Durchsatz des Gutes durch den
Ofen benötigt wird ; er wird erfindungsgemäss so gewählt, dass das Gut dann am Ausstoss angelangt ist, wenn es in seinem gesamten Querschnitt die zur Weiterverarbeitung erforderliche Tempera- tur aufweist, wobei ein nennenswert darüber hinaus gehendes Verbleiben im Ofen zu ver- meiden ist, um den Zunderanfall so klein wie möglich zu halten.
Aus diesem Grunde soll der Vorschubantrieb der Hubwagen so einstellbar sein, dass das Gut grossen Querschnittes bzw. Volumens langsamer,
Gut kleineren Querschnittes bzw. Volumens rascher durch den Ofen bewegt werden kann.
Dies geschieht vorzugsweise bei gleichbleibender
Vorschubgeschwindigkeit mit regelbarer Frequenz des Bewegungsrhythmus, kann aber gegebenenfalls auch durch unterschiedliche Geschwindig- keiten der Vorlaufbewegung erzielt werden.
Sind mehrere bewegte Herdteile in einem Ofen nebeneinander angeordnet, dann soll ihr Bewe- gungsmechanismus möglichst so ausgebildet sein, dass sie miteinander synchron bewegt werden können. Dies ist dann erforderlich, wenn das
Gut in den Bereich mehrerer bewegter Herdteile hineinragt. Diese Synchronität der Bewegung ist aber auch dann vorzuziehen, wenn das Gut jeweils nur im Bereich eines bewegten Herdteiles liegt und das Gut mehrerer Bahnen ein etwa gleiches Volumen aufweist, also die gleiche Wärmezeit benötigt.
Asynchron und unabhängig voneinander sind sie dagegen dann zu bewegen, wenn auf den einzelnen Bahnen Gut mit unterschiedlichem Volumen bzw. Querschnitt durch den Ofen bewegt werden soll.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 müssten also die Antriebe der beiden Hubwagen 2, 3 im Falle der Förderung eines Gutes, wie bei 6 angedeutet, synchron, also zusammengeschaltet wer- den, und im Falle der Förderung der Stücke 60, 61 getrennt geschaltet sein, wobei der Hubwagen 3 langsamer, der Hubwagen 2 rascher bewegt werden müsste ; ähnlich verhält es sich bei Verwendung von Rahmen od. dgl.
Der Antrieb selbst kann mittels eines Druckmediums, aber auch mechanisch bzw. elektrisch ausgeführt werden.
Unabhängig von der Durchsatzgeschwindigkeit des Gutes durch den Ofen wird dessen Zufuhr ; gesteuert. Die diese versinnbildlichenden Malteserkreuze 7 werden erfindungsgemäss jeweils mit einer solchen Geschwindigkeit angetrieben, dass
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das Gut grundsätzlich im Abstand durch den Ofen bewegt wird. Darüber hinaus ist dieser Antrieb so regelbar, dass der Ausstoss aus dem Ofen der Kapazität der weiterverarbeitenden Stationen des Fertigungsprogrammes möglichst genau angepasst wird. Bei grosser Kapazität wird das Gut also in kleineren, bei kleinerer in grösseren Abständen zugeführt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Die Anwendung des bei Schrittmacheröfen bekannten Prinzips der Bewegung eines thermisch zu behandelnden Gutes in einem rechtwinkeligen Bewegungsdiagramm mit Hilfe von Hubwagen, deren Fläche mindestens so gross ist wie die Summe der beidseitig von ihnen angeordneten, ihnen zugeordneten ortsfesten Herd- flächen, in Öfen zur Erwärmung von Gut höheren Gewichtes auf Temperaturen über 1100 C (bis etwa 12500 C).
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