DE10215670C1 - Industrieofen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Industrieofen mit einem Ofenraum zur Aufnahme von Brenntischen, die mehrere Besatzebenen für Brenngut aufweisen.
Description
Die Erfindung betrifft einen Industrieofen mit
einem Ofenraum zur Aufnahme von Brenntischen, die
mehrere Besatzebenen für Brenngut aufweisen.
Solche Öfen sind sowohl als kontinuierliche wie dis
kontinuierliche Öfen, zum Beispiel in Form von Tunnelöfen
(Rollenöfen), Herdwagenöfen oder Kammeröfen, Stand der
Technik (Brunklaus "Industrieöfen" ISBN 3-8027-2906-4).
Die vorgenannten Öfen werden beispielsweise zum Brennen
keramischer Produkte verwendet. Da keramische Erzeugnisse
völlig unterschiedliche Eigenschaften haben können (bei
spielsweise Ferrite einerseits und Porzellan anderer
seits), müssen die Öfen ganz unterschiedliche Anforderun
gen erfüllen. Ein häufiges Kriterium ist die Einstellung
einer definierten Ofenatmosphäre, beispielsweise um be
stimmte Glasuren auf einem keramischen Scherben überhaupt
brennen zu können.
Die DE 38 04 458 A1 zeigt einen Wagen für einen
Tunnelofen. Gemäß Darstellung in Fig. 7 ist die Anordnung
der Brenner zur Beheizung des Ofenraums so, dass sie
teils unterhalb, teils oberhalb einer Besatzebene des
Ofenwagens verlaufen. Eine weitere Differenzierung der
Brenner hinsichtlich ihrer Anordnung und Leistung erfolgt
nicht. Analog gilt dies für den in Fig. 8 der WO 97/27440
dargestellten Ofen sowie die aus folgenden Schriften
bekannten Öfen: US 3,172,647, DE 12 50 602, US 4,979,895,
DE 100 41 132 A1 und DE 296 06 706 U1.
Bei dem in der DE 23 18 971 A beschriebenen
Verfahren zur Ofenbeheizung können die Brenner
hinsichtlich ihrer Belastung eingestellt werden.
Bei versetzter Anordnung der Brenner auf
gegenüberliegenden Ofenwänden ergibt sich eine
entsprechende Umwälzströmung.
Obwohl das Brennen von Keramik seit vielen tausend Jahren
bekannt ist, besteht ausgehend von dem genannten Stand
der Technik, ein ständiges Bedürfnis, die Brenn
bedingungen im Sinne einer optimierten Steuerung/Regelung
zu definieren.
Es ist das Verdienst der Erfinder, erkannt zu haben, dass
eine deutliche Vergleichmäßigung der Ofenatmosphäre
erzielt werden kann, wenn, ausgehend von einem Industrie
ofen der eingangs genannten Art, die Brenner hinsichtlich
ihrer Energieleistung unterschiedlich eingestellt und so
angeordnet werden, dass sogenannte Hauptbrenner in einen
Raum unterhalb der untersten Besatzebene der Brenntische
feuern, während sogenannte Hilfsbrenner (deren
Energieleistung an der Gesamtenergieleistung des Ofens
weniger als 30% beträgt) in einen Raum darüber feuern.
Mit anderen Worten: die Hauptbrenner sind in einem
Bereich wirksam, der außerhalb der Besatzebenen für das
Brenngut liegt. Im Gegensatz zu der bekannten Verwendung
indirekt wirkender Brenner, beispielsweise von
Strahlungsbrennern, werden aufgrund der hohen Leistung
gezielt direkte Brenner, beispielsweise Gasbrenner,
Öl/Kerosinbrenner oder sogenannte Schwachgasbrenner
eingesetzt, deren Flamme jedoch in einen Raum unterhalb
der untersten Besatzebene
geführt wird. Dieser Raum steht selbstverständlich mit
dem übrigen Ofenraum strömungstechnisch in Verbindung, so
dass durch Konvektion die Wärme anschließend in den
übrigen Ofenraum strömen kann. Gerade hierin liegt der
wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung, weil
die heiße Ofenluft nunmehr das Brenngut gleichmäßig über
den gesamten Ofenquerschnitt erwärmen kann.
Diese Brenner werden üblicherweise horizontal
ausgerichtet sein und entsprechend ist ihre Wirkrichtung
horizontal in den Raum unterhalb der untersten
Besatzebene.
Diese Brenner können auf gegenüberliegenden Wänden des
Ofenraums angeordnet sein. Bei einem diskontinuierlichen
Ofen, wie einem Herdwagenofen, können diese Brenner auch
im Bereich der weiteren Ofenwände vorgesehen werden.
Die Brenner können versetzt in einer horizontalen Ebene
oder unterschiedlichen horizontalen Ebenen platziert
werden. Ein Versatz der Brenner im Bereich gegenüber
liegender Wandflächen führt dazu, dass die heiße Ver
brennungsluft unmittelbar unterhalb der entsprechenden
Besatzebene "durchströmen" und im Bereich der gegenüber
liegenden Wand aufsteigen kann.
Die zusätzlichen Hilfsbrenner werden oberhalb der
untersten Besatzebene der Brenntische vorgesehen.
Wie der Name schon sagt,
haben diese Brenner aber lediglich eine "Hilfsfunktion".
Hierunter wird verstanden, dass die Energieleistung der
Hilfsbrenner (innerhalb des Ofens oder Ofensegments)
maximal 30% der Gesamt-Energieleistung der Brenner
ausmacht, wobei eine maximale Leistung der Hilfsbrenner
von 20% oder 10%, ja sogar noch weniger, eher
vorteilhaft ist.
Die Hilfsbrenner können in unterschiedlichen Abständen
vom Boden des Ofenraums angeordnet werden.
Auch hier ist es von Vorteil, wenn die Hilfsbrenner so
angeordnet werden, dass sie in Freiräume (Gassen)
zwischen benachbarten Brenntischen feuern, also, wie die
Hauptbrenner, das Brenngut nicht unmittelbar beauf
schlagen.
Da die Brenntische (Brennwagen) in der Regel symmetrisch
nebeneinander und hintereinander angeordnet werden,
ergeben sich unmittelbar zwischen gegenüberliegenden
Wänden durchgehende Gassen (Freiräume), in deren Bereich
die Hilfsbrenner angeordnet werden können.
Die (Haupt-) und/oder Nebenbrenner können einzeln oder in
Gruppen steuer- beziehungsweise regelbar sein. Insbeson
dere im Fall eines diskontinuierlichen Ofens, wie eines
Herdwagenofens, bei dem zu einem bestimmten Zeitpunkt im
gesamten Ofenraum mehr oder weniger konstante Temperatur-
und Atmosphärenbedingungen herrschen (sollen), bietet es
sich an, die Brenner beziehungsweise Hilfsbrenner stets
synchron zu fahren, um über den Ofenraum möglichst
konstante Bedingungen zu erhalten.
Alternativ können die Hauptbrenner in zwei Regelgruppen
zusammengefasst werden, beispielsweise solche Brenner auf
der einen und solche Brenner auf der gegenüberliegenden
Ofenseite. Die Steuerung/Regelung kann über Thermoele
mente erfolgen.
Auch die Hilfsbrenner lassen sich (analog) in Regelungs
gruppen zusammenfassen. Jedem Hilfsbrenner kann ein
eigenes Thermoelement zugeordnet werden. Etwaige
Abweichungen von der Solltemperatur lassen sich sehr
präzise lokal nachregeln.
Die weiteren Merkmale des Ofens, beispielsweise der
Transport der Brenntische (Brennwagen) in den Ofen und
aus dem Ofen heraus, die Isolierung des Ofens oder andere
Merkmale können dem Stand der Technik entsprechen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs
beispieles näher beschrieben.
Die einzige Figur zeigt - in schematisierter Darstellung
- einen zum Brennen von Sanitärporzellan vorgesehenen
Herdwagenofen im vertikalen Längsschnitt.
Der mit rechteckiger Grundfläche ausgebildete Ofen umfaßt
einen Boden 10, eine Decke 12 und drei, Boden 10 und
Decke 12 jeweils verbindende Wände, von denen zwei Wände,
nämlich die Wände 14 und 16 in der Figur erkennbar sind.
Gegenüber der Wand 16 ist schematisch ein Ofentor 18 an
geordnet, welches von der dargestellten geöffneten
Position in eine Schließposition geführt werden kann, um
den Ofenraum 20 umfangsseitig abzuschließen.
In der Decke 12 sind Abgaskanäle 22 vorgesehen, die in
einen gemeinsamen Rauchgaskanal 24 münden, von dem aus
Rauchgas über einen Kamin 26 abgeleitet wird.
Im Ofenraum 20 sind acht Ofenwagen 30 hintereinander
angeordnet, wobei die Ofenwagen auf Rollen oder Kugeln
geführt sind. Auf jedem Ofenwagen befindet sich ein
Brenntischaufbau 32 mit (hier) vier Besatzebenen 32.1,
32.2, 32.3 und 32.4, wobei der Abstand der Besatzebenen
durch die Höhe der zu brennenden Sanitärgegenstände 34
bestimmt ist.
Zu erkennen ist jeweils ein Freiraum 36 unterhalb jeder
untersten Besatzebene 32.1, die wie die anderen
Besatzebenen 32.2, 32.3 und 32.4 von einer feuerfesten
Platte (einem Brennhilfsmittel) gebildet wird. Der
Freiraum 36 wird unterseitig von einem Chassis 30c des
zugehörigen Ofenwagens 30 begrenzt.
In diese Freiräume 36 feuern hier insgesamt 16
Rekuperator-Gasbrenner 38, 40, wobei die Brenner 40 im
Bereich der Wand 14 und die Brenner 38 in der (nicht
dargestellten) Wand gegenüber der Wand 14 angeordnet
sind. Die Brenner 38 sind in eigener Regelungsgruppe
zusammengefasst. Ebenso die Brenner 40. Die Temperatur
überwachung erfolgt für jede Regelungsgruppe über einen
zentralen Temperaturfühler.
Jeweils ein Brennerpaar 38, 40 ist einem Brennwagen 30
beziehungsweise einem Freiraum 36 zugeordnet, wobei der
Brenner 38 in Richtung auf die Wand 14 feuert und der
Brenner 40 in Richtung auf die (nicht dargestellte)
gegenüberliegende Wand. Die Brenner 38, 40 sind jeweils
im Abstand zueinander angeordnet.
Auf Grund der Platzierung unterhalb der untersten
Besatzebene 32.1 kommt es zu keiner unmittelbaren
Flammbeaufschlagung des Brenngutes 34. Die Brenngase
strömen jedoch aus den Freiräumen 36 in den Ofenraum 20
und verteilen sich dort gleichmäßig unter gleichmäßiger
Erwärmung des Brenngutes 34.
Die Leistung der Brenner 38, 40 beträgt ca. 90% der
Gesamt-Brennleistung des Ofens. Die restlichen 10%
Energie werden durch sogenannte Hilfsbrenner 42
bereitgestellt, die oberhalb der untersten Besatzebene
32.1 der Brenntische 32 wandseitig angeordnet sind, und
zwar in unterschiedlichen Höhen, wie in der Figur
dargestellt.
Auch diese Hilfsbrenner 42 feuern nicht direkt auf das
Brenngut 34, sondern ausschließlich in Gassen 44 zwischen
benachbarten Brennwagen 30. Die Brenner 42 sind
individuell regel-/steuerbar.
Auf diese Weise läßt sich je nach Anwendungsbereich ein
definiertes Temperatur- und Atmosphärenprofil im Ofen
einstellen, und zwar auch zeitabhängig.
Anstelle der genannten Rekuperator-Gasbrenner können
andere Brennerformen, beispielsweise Tunnelbrenner,
konventionelle Gasbrenner oder auch Ölbrenner,
Impulsbrenner, Hochgeschwindigkeitsbrenner oder
dergleichen Anwendung finden.
Claims (13)
1. Industrieofen mit einem Ofenraum (20) zur Aufnahme von
Brenntischen (32), die ein oder mehrere Besatzebenen (32.1,
32.2, 32.3, 32.4) für Brenngut (34) aufweisen sowie
- a) mit Brennern (38, 40), die so angeordnet sind, dass sie in einen Raum (36) unterhalb der untersten Besatzebene (32.1) der Brenntische (32) feuern, und
- b) mit zusätzlichen Hilfsbrennern (42), die so angeordnet sind, dass sie in einen Raum (44) oberhalb der untersten Besatzebene (32.1) der Brenntische (32) feuern, wobei
- c) die Energieleistung der Hilfsbrenner (42) an der Gesamt energieleistung des Industrieofens weniger als 30% beträgt.
2. Industrieofen nach Anspruch 1, bei dem die Brenner (38, 40)
auf gegenüberliegenden Wänden (14) des Ofenraums (20)
angeordnet sind.
3. Industrieofen nach Anspruch 1, bei dem die Brenner (38, 40)
auf sämtlichen Wänden (14, 16, 18) des Ofenraums (20)
angeordnet sind.
4. Industrieofen nach Anspruch 1, bei dem die Brenner (38, 40)
auf gegenüberliegenden Wänden (14) wechselweise horizontal
versetzt zueinander angeordnet sind.
5. Industrieofen nach Anspruch 1, bei dem die Hilfsbrenner
(42) in unterschiedlichen Abständen vom Boden (10) des
Ofenraums (20) angeordnet sind.
6. Industrieofen nach Anspruch 1, bei dem die Energieleistung
der Hilfsbrenner (42) an der Gesamtenergieleistung des
Industrieofens weniger als 20% beträgt.
7. Industrieofen nach Anspruch 1, bei dem die Energieleistung
der Hilfsbrenner (42) an der Gesamtenergieleistung des
Industrieofens weniger als 10% beträgt.
8. Industrieofen nach Anspruch 1, bei dem die Hilfsbrenner
(42) so angeordnet sind, dass sie in Freiräume (44) zwischen
benachbarten Brenntischen (32) feuern.
9. Industrieofen nach Anspruch 1, bei dem die Brenner (38, 40)
und/oder Hilfsbrenner (42) einzeln oder in Gruppen steuer-
beziehungsweise regelbar sind.
10. Industrieofen nach Anspruch 1, bei dem die Brenner (38, 40)
und/oder Hilfsbrenner (42) Gasbrenner sind.
11. Industrieofen nach Anspruch 1, bei dem die Brenner (38, 40)
und/oder Hilfsbrenner (42) Rekuperator-Gasbrenner sind.
12. Industrieofen nach Anspruch 1, bei dem die Brenner (38, 40)
und/oder Hilfsbrenner (42) so angeordnet sind, dass keine
unmittelbare Flammbeaufschlagung des Brenngutes (34)
erfolgt.
13. Industrieofen nach Anspruch 1 in Form eines Herdwagenofens.
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