CH624460A5

CH624460A5 -

Info

Publication number: CH624460A5
Application number: CH641677A
Authority: CH
Inventors: Heinrich Aebli
Original assignee: Gautschi Electro Fours Sa
Priority date: 1977-05-24
Filing date: 1977-05-24
Publication date: 1981-07-31
Also published as: AT362940B; FR2392342B1; AU517955B2; US4235591A; DE2822329A1; GB1601052A; FR2392342A1; IT7823677A0; JPS541212A; JPS5849791B2; IT1094686B; DE2822329C2; AU3640378A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen mit flüssigem oder gasförmigen Brennstoff betriebenen Industrieofen zum Aufheizen von Wärmgut in Form von Walzbarren, Pressbolzen oder Bändern aus Leichtmetall oder aus Leichtmetallegierungen, mit einem Ofenraum zur Aufnahme des Wärmguts, in welchen ein oder mehrere Brenner münden, die im Betriebszustand ihre Flamme und die entstehenden Rauchgase direkt auf das Wärmgut richten, und mit Rauchgasführungen, die die von dem oder den Brennern erzeugten Rauchgase dem Wärmgut entlang zu einem Rauchgasaustrittskanal führen.

Bei den bekannten Industrieöfen dieser Art, wie sie in vielen Ausführungen in der Literatur beschrieben sind, (z. B. S. Wilden «Industrieöfen für Leicht- und Schwermetall-werke, Stand der Technik und Zukunftstendenzen» in GAS und WÄRME Band 25 vom April 1976), wird nur ein geringer Teil der durch die Verbrennungsreaktion entbundenen Wärmemenge durch die über das Wärmegut geleiteten Rauchgase an das Wärmgut abgegeben. Die Rauchgase verlassen den Ofen noch mit verhältnismässig hoher Temperatur. Durch diesen Energieverlust wird die Umwelt belastet und das Wert-Aufwandverhältnis negativ beeinflusst. Diese Nachteile werden durch ebenfalls bekannte Öfen, in welchen zur Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades die Verbrennungsluft durch Abgase vorgewärmt wird, nur wenig gemindert.

Gemäss einem weiteren bekannten Vorschlag («Light Metal Age», Juni 1976, Seite 15) wird von einem Ventilator kalte Frischluft auf Druck gebracht, durch ein aus Abgasen gespiesenes Wärmerad erwärmt und einem Düsensystem zugeführt, welches gleichzeitig aus der Heizzone abströmende Rauchgase beschleunigt und damit eine Rekuperation der Abwärme erwirkt.

Diesen bekannten- Ausführungen ist der Nachteil einer unbefriedigenden Wärmeausnützung gemeinsam. Ausserdem ist die Aufheizgeschwindigkeit des öftern zu gross, was sich auf das Wärmgut nachteilig auswirken kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Industrieofen der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit welchem ohne zusätzlichen Energiebedarf in erster Linie durch bessere Nutzung der Rauchgaswärme die Anwärmzeit verkürzt und eine gleichmässigere Erwärmung des Wärmguts erreicht werden kann. In der Tat lassen sich die immer grösser werdenden Abmessungen des in solchen Industrieöfen aufzuheizenden Wärmgutes einerseits und die immer höher werdenden Anforderungen an höhere Durchsatzleistungen solcher Öfen, an Energieeinsparungen und an Umweltschutz anderseits, nur durch wesentliche Erhöhung der pro Zeiteinheit an das Wärmgut übertragenen Wärmemengen erfüllen, wenn der Raumbedarf und der Preis solcher Anlagen in einem tragbaren Mass bleiben soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der brennstoffbetriebene Industrieofen nach der Erfindung gekennzeichnet durch Strahlöffnungen, die im Betriebszustand des Industrieofens auf das von Rauchgasen umströmte Wärmgut gerichtet sind und die mit der Druckseite mindestens eines Gebläses in Verbindung stehen, dessen Ansaugöffnung im Bereich des Austrittskanals im Ofenraum angeordnet ist, um ein Gemisch aus neuankommenden heissen Rauchgasen und in den Ofenraum zurückgeführten Rauchgasen aus dem Ofenraum abzusaugen und unter Druck durch die Strahlöffnungen auf das Wärmgut zu richten, um durch das Auftreffen auf die dem Wärmgut entlangstreichenden Gase dem Wärmeübergang zwischen den Rauchgasen und dem Wärmgut zu erhöhen und zugleich den Wärmeinhalt der Rauchgase zusätzlich zu nutzen.

In einem Industrieofen nach der Erfindung kann ein im Vergleich zu bisher bekannten Anlagen erheblich höherer

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Anteil der in den Rauchgasen enthaltenen Wärmemenge an das Wärmgut abgegeben werden, was sich nicht nur auf Energieverbrauch und Betriebskosten, sondern auch auf die Durchsatzleistung und die Umweltbelastung günstig auswirkt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausfüh- 5 rungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im Längsschnitt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemässen Industrieofens zur Aufheizung eines Leichtmetallbandes mittels einseitiger Beheizung, io

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines Industrieofens nach der Erfindung zur Aufheizung von Wärmegut mittels einseitiger Beheizung,

Fig. 3 im Querschnitt eine dritte Ausführungsform eines Industrieofens nach der Erfindung, zur Aufheizung von 15 flachen Walzharren mittels zweiseitiger Beheizung,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch den Ofen der Fig. 3, Fig. 5 eine vierte Ausführungsform eines Industrieofens nach der Erfindung, ebenfalls wie derjenige nach der Fig. 4 zur Aufheizung von Walzbarren mittels zweiseitiger Be- 20 heizung und

Fig. 6 im Längsschnitt eine fünfte Ausführungsform eines Industrieofens nach der Erfindung, zur Aufheizung von runden Pressbolzen.

Das durch den Ofen nach der Fig. 1 aufzuheizende 25

Wärmgut ist in Form eines Bandes 3 dargestellt, z. B. eines Aluminiumbandes mit einem rechteckigen Querschnitt von 1700 x 22 mm. Das Band 3 wird durch eine Eintrittsöffnung 23 in den Ofenraum 22 des Ofens eingeführt und verläsist aufgeheizt den Ofen durch eine Austrittsöffnung 21. Im Be- 30 reich der Eintrittsöffnung 23 ist in den Ofen ein Öl- oder Gasbrenner 4 so eingesetzt, dass er im Betrieb seine Flamme 5 direkt auf das Band 3 richtet. Bei dieser ersten Beaufschlagung des Wärmgutes, die mit hoher Temperatur und Geschwindigkeit erfolgt, ergibt sich bereits, vorwiegend 3J durch Konvektion aber auch durch Wärmestrahlung der Flamme, ein intensiver Wärmeübergang an das Band 3. Die durch den Verbrennungsvorgang entstehenden Rauchgase, im folgenden als neuankommende Rauchgase 6 bezeichnet, strömen durch die Ofenraumbegrenzung entlang dem Band 40 3 in Richtung gegen einen im Bereich der Austrittsöffnung 21 des Ofens angeordneten Austrittskanal 14.

Im Bereich des Austrittskanals 14 wird ein Teil 8 der zu diesem strömenden Gase durch einen Heissgasventilator 11 umgelenkt, der mit seiner Ansaugöffnung gegen das Wärm- 45 gut gerichtet in den Ofenraum 22 eingesetzt ist. Die vom Ventilator 11 angesogenen Gase 8 werden durch den Ventilator 11 in eine Druckkammer 9 geleitet, dort verdichtet und durch mehrere Strahlöffnungen 10a mit hoher Geschwindigkeit in Form von Rauchgasstrahlen 12 senkrecht oder wie 50 dargestellt etwas geneigt auf das Band 3 gerichtet. Dabei treffen sie auf die dem Wärmgut entlangstreichenden Gase und erhöhen durch ihr Auftreffen den Wärmeübergang von den Rauchgasen auf das Wärmgut, vornehmlich durch Zerstörung der Grenzschicht an der Oberfläche des Wärmguts. 55 Ein Teil dieser in den Ofenraum zurückgeführten Rauchgase 8 vermischt sich mit den neuankommenden Rauchgasen 6 und wird erneut durch das Gebläse 11 angesogen und in der beschriebenen Weise unter erhöhtem Druck durch die Strahlöffnungen 10a auf das Wärmgut gerichtet. Gleichzeitig ver- 60 lässt eine der Menge der vom Brenner 4 erzeugten Rauchgase entsprechende Menge verbrauchter Rauchgase 7 den Ofen durch den Austrittskanal 14, der Wärmeinhalt dieser verbrauchten Rauchgase 7 wurde aber im Vergleich zu den bekannten Ofen erheblich besser genutzt, um das Wärmgut 65 aufzuheizen.

Ein im Ansaugbereich des Gebläses 11 angeordneter Temperaturfühler 13a wird in an sich bekannter Weise zur

Steuerung der Brennerleistung in der Weise herangezogen, dass eine Überhitzung im Heissgasventilator 11 vermieden wird. Über eine weitere Messvorrichtung 13b, deren Fühler von der der Wärmebeaufschlagung entgegengesetzten Seite am Wärmgut anliegt, wird die Temperatur des letzteren gemessen und gegebenenfalls zur automatischen Regelung der Ofenleistung verwendet.

Im Ausführumgsbeispiel nach der Fig. 2 und in den folgenden Beispielen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen wie im ersten Beispiel.

Vom Ofen nach Fig. 1 unterscheidet sich derjenige der Fig. 2 dadurch, dass hier der Heissgasventilator 11 im Mittelbereich der Ofenkammer 22 angeordnet ist und sowohl im Bereich der Eintrittsöffnung 23 für das Wärmgut, hier wiederum ein Band 3, als auch im Bereich der Austrittsöffnung 21 Brenner 4 angeordnet sind, deren Flamme 5 im Betrieb direkt auf das Wärmgut gerichtet sind. Die von den Brennern 4 erzeugten Rauchgase strömen entlang dem Wärmgut aufeinander zu.

Die von beiden Seiten gegen die Ofenmitte zu strömenden Rauchgase werden dort durch den Ventilator 11 angesogen, wobei eine der jeweils durch die Brenner 4 erzeugten Rauchgasmenge entsprechende Menge Rauchgase in die beidseits des Ventilators 11 angeordneten Austrittskanäle 14 gelangt und den Ofen- verlässt. Die in den Ventilator 11 gelangenden Rauchgase werden durch diesen in beidseitig angeordneten Druckkammern 9 geleitet, die sie unter erhöhtem Druck durch schräg gegen die Ofenmitte gerichtete Strahlöffnungen 10a in Form von Rauchgasstrahlen 12 wie beim Beispiel der Fig. 1 und mit der gleichen Wirkung wie dort verlassen. Führungsbleiche 19 in den Druckkammern 9 sorgen für eine intensive Strömung der Rauchgase im Bereich der Brenner 4 um dort, wo eine höhere Temperatur herrscht, einen Ausgleich zu schaffen. Durch die Zuordnung einer doppelten Anzahl von Brennern 4 und dier grösseren Anzahl Strahlöffnungen gegenüber dem Ofen nach Fig. 1, zu einem zentralen Heissgasventilator 11 ist eine in vielen Fällen günstigere Bauart geschaffen.

In den Figuren 3 und 4 ist ein auf dem erfindungsgemässen Prinzip beruhender Ofen dargestellt, der zur Aufheizung von flachen Walzbarren 1 mittels zweiseitiger Beiheizung vorgesehen ist.

Zwei Reihen von Brennern sind so angeordnet, dass ihre Flammen 5 bzw. die Rauchgase 6 parallel zu den beheizten Flächen verlaufend aus den Brennern austreten. Mehrere auf der entgegengesetzten Seite angeordnete Heissgasventila-toren 11 saugen die Rauchgase an und bringen sie mit erhöhtem Druck in beidseitig des Wärmguts angeordnete Druckkammern 9, aus denen sie im Betriebszustand durch Strahlöffnungen 10a in Form von auf die Barrenoberfläche gerichtete Rauchgasstrahlen 12 austreten. Ein Teil der Rauchgase wird zudem aus den Druckkammern 9 durch Strahlöffnungen 10b gegen die Flamme 5 der Brenner 4 gerichtet. Dadurch kann die Flammentemperatur gesenkt und eine gleichmässigere Wärmebeaufschlagung erzielt werden.

Temperaturmesseinrichtungen 13a im Bereich des Ventilators 11 und 13b am Wärmgut steuern die Leistung an den Brennern. Die durch die Austrittskanäle 14 den Ofenraum 22 verlassenden Rauchgase 7 haben zwar einen Grossteil ihrer Wärme an das Wärmgut 1 abgegeben. Um ihren noch vorhandenen Wärmeinhalt weiter zu nutzen, werden sie durch den Austrittskanal 14 in einen weiteren Teil des Ofens in Form einer Vorwärmkammer 24 geleitet, die mit Ausnahme der Brenner auf dem gleichen Prinzip aufgebaut ist wie der Ofenraum 22 dieses Beispieles. Den Gebläsen 11 der Aufheizkammer entsprechende Ventilatoren 15 in der Vorwärmkammer 24 saugen die durch die Austrittskanäle 14 der Aufheizkammer zugeführten Rauchgase an und lassen sie

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durch StïaMëffmmgen 16 als Rauchgasstrahlen 17 gegen die flache» Walzbarren 1 gerichtet austreten und weitere Wärme abgeben, um die Walzbarren 1 vorzuwärmen. Die Rauchgase entweichen entsprechend der anfallenden Menge über den Kamin 18.

Demgegenüber zeigt der Ofen nach Fig. 5, ebenfalls zur Aufheizung von flachen Walzbarren 1 bestimmt, eine zweiseitige Beheizung dieses Wärmguts in der Weise, dass die Brenner 4 in der Mitte und die Heissgasventilatoren 11 an den Stirnseiten des in den Ofenraum verbrachten Wärmeguts angeordnet sind. Die verbrauchten Rauchgase 7 entweichen wiederum über Kanäle 14. Die Brenner 4 sind senkrecht auf die zu beheizenden Flächen gerichtet.

In Fig. 6 ist das Erfindungsprinzip an einem Industrieofen zur Beheizung von Wärmgut in Form von Pressbolzen 2 durch einseitige Beheizung in einem Ofenraum 22 nach vorangegangener Vorwärmung in einer Vorwärmkammer 24 veranschaulicht. Die Rauchgase der aus Brennern 4 im Ofenraum 22 auf das Wärmgut gerichteten Flammen; werden teilweise in einer dem Beispiel der Fig. 1 analogen Art über einen Heissgasventilator, Druckkammern 9 und Strahlöffnungen 10a in den Ofenraum zurückgeführt, während ein anderer Teil durch den Kanal 14 in den Ausgangsbereich eines weiteren Ventilators 15 in die Vorwärmkammer angeordnete Wärmgut gerichtet werden, um dieses vorzuwärmen.

Wie aus den vorstehenden Beispielen ersichtlich, bestehen für die Realisierung des Erfindungsprinzips in einem Industrieofen zum Aufheizen von Wärmgut aus Leichtmetall oder Legierungen davon je nach Art und Abmessungen des Wärm-10 gutes verschiedene Ausbildungsmöglichkeiten, denen jedoch allen gemeinsam ist, dass durch das Auftreffen rückgeführter Abgase auf die am Wärmgut entlangströmenden heissen Gase der Wärmeübergang zwischen den Rauchgasen und dem Wärmgut erhöht und zugleich der Wärmeinhalt der Rauch-15 gase optimal genutzt wird, wodurch neben einer wünschenswerten erhöhten Aufheizungsgeschwindigkeit auch ein geringerer Energiebedarf und damit verbunden eine geringere Umweltbelastung erreicht wird.

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2 Blatt Zeichnungen

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PATENTANSPRÜCHE

1. Brennstoffbetriebener Industrieofen zum Aufheizen von Wärmgut in Form von Walzbarren, Pressbolzen oder Bändern aus Leichtmetall oder Leichtmetallegierungen, mit einem Ofenraum zur Aufnahme des Wärmguts, in welchen 5 ein oder mehrere Brenner münden, die im Betriebszustand ihre Flamme und die entstehenden Rauchgase direkt auf das Wärmgut richten, und mit Rauchgasführungen, die die von dem oder den Brennern erzeugten Rauchgase dem Wärmgut entlang zu einem Rauchgasaustrittskanal führen, gekenn- 10 zeichnet durch Strahlöffnungen (10a), die im Betriebszustand des Industrieofens auf das von Rauchgasen umströmte Wärmgut (1, 2, 3) gerichtet sind und die mit der Druckseite mindestens eines Gebläses (11) in Verbindung stehen, dessen Ansaugöffnung im Bereich des Austrittskanals (14) im Ofen- 15 räum (22) angeordnet ist, um ein Gemisch aus neuankommenden heissen Rauchgasen und in den Ofenraum (22) zurückgeführten Rauchgasen aus dem Ofenraum (22) abzusaugen und unter Druck durch die Strahlöffnungen (10a) auf das Wärmgut zu richten, um durch das Auftreffen auf die 20 dem Wärmgut entlangstreichenden Gase den Wärmeübergang zwischen den Rauchgasen und dem Wärmgut zu erhöhen und zugleich den Wärmeinhalt der Rauchgase zusätzlich zu nutzen.
2. Industrieofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- 25 net, dass das Gebläse ein Heissgasventilator (11) ist, dass der bzw. ein Brenner (4) am einen Ende, der Austrittskanal (14) und der Heissgasventilator (11) am anderen Ende des Ofenraumes (22) angeordnet sind und dass die Strahlöffnungen (10a) dazwischen liegen (Fig. 1). 30
3. Industrieofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Enden des Ofenraumes (22) auf das Wärmgut gerichtete Brenner (4) angeordnet sind, dass als Gebläse ein Heissgasventilator (11) vorgesehen ist, der im mittleren Bereich des Ofenraumes (22) angeordnet ist, und 35 dass zwischen dem Heissgasventilator (11) und jedem Brenner (4) Strahlöffnungen (10a) vorgesehen sind (Fig. 2).
4. Industrieofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Brenner (4) so angeordnet sind, dass im Betriebszustand die bzw. jede Bren- 40 nerflamme (5) angenähert senkrecht auf eine Wärmgutfläche gerichtet ist.
5. Industrieofen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Brenner (4) so angeordnet sind, dass im Betriebszustand die bzw. jede 45 Brennerflamme (5) parallel zu einer Wärmgutfläche gerichtet ist.
6. Industrieofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Strahlöffnungen (10b) vorhanden sind, welche im Betriebszustand einen Teil der in den Ofenraum (22) 50 zurückgeführten Rauchgase gegen die bzw. jede Brennerflamme (5) leiten, bevor diese auf das Wärmgut auftrifft bzw. auftreffen (Fig. 3, 4).
7. Industrieofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig auf mehrere Flächen des Wärmguts gerichtete Brenner und Strahlöffnungen für in den Ofenraum (22) zurückgeführte Rauchgase vorgesehen sind.
8. Industrieofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Vorwärmekammer (24) mit weiteren Strahlöffnungen (16) aufweist, welche im Betriebszustand aus dem Ofenraum (22) austretendes Rauchgas strahlförmig auf das Wärmgut leiten (Fig. 3, 4).
9. Industrieofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwärmkammer (24) einen oder mehrere weitere Gebläse in Form von Ventilatoren (15) aufweist, um den Druck der in sie gelangenden Rauchgase erneut zu erhöhen, bevor sie durch die weiteren Strahlöffnungen (16) hindurch treten.

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