DE4420295C1 - Durchlaufofen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Durchlaufofen zum Brennen von keramischen Formteilen mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Ein solcher Durchlaufofen ist aus der US 4 128 394 bekannt.

Der Begriff "Durchlaufofen" steht dabei stellvertretend für alle Arten von kontinuierlich arbeitenden Öfen, also bei­ spielsweise Tunnelöfen mit Ofenwagen oder Rollenöfen.

Diese Durchlauföfen sind in der Regel wie folgt aufgebaut (in Transportrichtung des Gutes betrachtet): über einen Eingang durchläuft das Brenngut zunächst eine Aufheizzone, dann eine Brennzone und zum Schluß eine Abkühlzone, bevor es am Ofenausgang entnommen wird.

Der Begriff "keramische Formteile" umfaßt grundsätzlich alle Arten keramischer Formkörper, wie Porzellan, Sanitärkeramik etc. Es werden aber ausdrücklich auch sonderkeramische Pro­ dukte, wie Ferrite, beispielsweise Weichferrite, erfaßt.

Derartige Weichferrite zeichnen sich dadurch aus, daß sie unter Verwendung eines Bindemittels/Preßhilfmittels herge­ stellt und zu Formteilen verarbeitet wurden. Diese Zusatz­ mittel bestehen in der Regel aus organischen Substanzen, wie Polyvinylalkohol.

Die genannten Weichferrite zeigen gegenüber konventionellen keramischen Produkten ein besonderes Verhalten während des Brennprozesses. Bei der Erwärmung im Ofen, also in der Auf­ heizzone, brennen diese Zusatzmittel aus, so daß es zu einer Belastung der Ofenatmosphäre mit organischen Bestandteilen kommt.

Insoweit muß dafür Sorge getragen werden, daß die Ofen­ atmosphäre in der Aufheizzone sich nicht mit Bindemittel­ dämpfen aufkonzentriert; im Gegenteil: es ist stets dafür Sorge zu tragen, daß gleichbleibende Atmosphärenbedingungen herrschen, um eine gleichbleibend hohe Produktqualität sicherzustellen.

In der DE 20 01 148 A ist vorgeschlagen worden, zur gleich­ mäßigen Erwärmung von Brenngut die Ofenluft aus einem Tunnelofen in einen Zwischenraum zu führen, von dort aus einer Brennkammer zuzuführen und anschließend an anderer Stelle wieder in den Ofen zurückzuleiten.

Bei dem aus der US 4 128 394 bekannten Ofen wird Luft aus der Vorwärmzone entnommen, außerhalb des Ofens verbrannt und über mehrere Leitungen in die Vorwärmzone zurückgeführt. Dabei kann entlang der Rückführleitung Kaltluft eingespeist werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Durchlauf­ ofen der gattungsgemäßen Art anzugeben, der folgende Merkmale erfüllt: es soll eine definierte Ofenatmosphäre vor allem in der Aufheizzone einstellbar sein. Außerdem soll der Pyroprozeß insgesamt energetisch optimiert werden.

Dieses Ziel wird durch einen Durchlaufofen zum Brennen von keramischen Formteilen mit den Merkmalen von Anspruch 1 erreicht.

Ein solcher Durchlaufofen weist folgende Vorteile auf: aus der Aufheizzone wird an einer oder mehreren Stellen Heißluft abgezogen, die zum Beispiel mit gasförmigen Bindemittelan­ teilen beladen ist, die während der Aufheizphase der kera­ mischen Formteile aus diesen ausgasen.

Die Verbrennungsgase werden anschließend einer externen Verbrennungskammer zugeleitet, dort verbrannt, so daß eine weitestgehend gereinigte Heißluft anschließend zur Aufheiz­ zone zurückgeführt werden kann.

Die so zurückgeführte Heißluft hat beispielsweise eine Temperatur von circa 1000°C und liegt damit deutlich ober­ halb der Temperatur, die in der Aufheizzone benötigt wird.

Es kommt hinzu, daß die Temperatur in der Aufheizzone - in Transportrichtung des Brenngutes betrachtet - unterschied­ lich (ansteigend) ist. In jedem Fall liegt aber üblicher­ weise die maximale Temperatur der Ofenatmosphäre in der Auf­ heizzone deutlich unterhalb der genannten 1000°C, nämlich beispielsweise bei 600°C.

Insoweit kommt dem Merkmal einer Kaltluftzufuhr in die die Warmluftleitungen eine besondere Bedeutung zu.

Über die Temperatur und Menge der zugeführten Kaltluft kann nun einerseits die Temperatur der in die Aufheizzone zurück­ geführten Luft eingestellt werden und andererseits ist gleichzeitig auch eine Beeinflussung der gewünschten Atmosphärenart (beispielsweise des Sauerstoffgehaltes der zugeführten Luft) über die Kaltluft möglich.

Im Stand der Technik (DE 32 32 294 C1) wurde vorgeschlagen, praktisch inerte Heißluft in den Ofen zurückzuführen. Diese, unmittelbar aus einer Verbrennung stammende Heißluft ist je­ doch - wie dargestellt - einerseits zu heiß und entspricht in ihrer Zusammensetzung vor allem nicht der gewünschten Ofenatmosphäre. Dies gilt analog für die konstante Rückführluft nach der US 4 128 394.

Diese Mängel werden durch die erfindungsgemäße Lösung vermieden.

Insbesondere die Tatsache, daß mehrere Warmluftleitungen beabstandet zueinander in die Aufheizzone zurückgeführt werden, ermöglicht es, ein dem jeweiligen Ofen angepaßtes Temperatur- und Atmosphärenprofil in der Aufheizzone ein­ zustellen.

Dabei sieht eine Ausführungsform der Erfindung vor, die Warmluftleitungen - in Transportrichtung des Gutes betrach­ tet - hintereinander entlang der Aufheizzone anzuordnen, wobei zur Vergleichmäßigung der Ofenatmosphäre vorzugsweise eine beidseitige Warmluftzufuhr erfolgt. Selbstverständlich können alternativ oder ergänzend auch mehrere Warmluftlei­ tungen vertikal übereinander in die Aufheizzone geführt werden, um über die Höhe des Ofenkanals eine gleichmäßige Warmluftzufuhr sicherzustellen.

In den Fällen, in denen jeder Warmluftleitung eine eigene Kaltluftleitung zugeordnet wird, lassen sich die Temperatur und Atmosphäre der zurückgeführten Warmluft jeweils indi­ viduell einstellen.

Dabei sieht die Erfindung vor, daß die aus den Kaltluftleitungen zugeführte Kaltluftmenge bezie­ hungsweise ihre Temperatur regel- oder steuerbar ist, ent­ sprechend einem vorwählbaren Temperatur-/Atmosphärenprofil für den Durchlaufofen.

Die Regelung beziehungsweise Steuerung kann beispielsweise für ein entsprechendes Ventil im Anschlußbereich der Kalt­ luftleitungen zu der jeweiligen Warmluftleitung erfolgen.

Die externe Verbrennungskammer kann an geeigneter Stelle angeordnet werden und ist beispielsweise mit einem oder mehreren eigenen Brennern ausgerüstet. Etwaige Überschußluft kann über einen Schornstein weggeführt werden.

Der Durchlaufofen selbst kann auf konventionelle Art und Weise energetisch versorgt werden, beispielsweise mit Gas oder elektrischen Heizelementen.

Aufgrund des beschriebenen Kreislaufes und der Nachver­ brennung energiehaltiger Rauchgase kann die Beheizung der Aufheizzone praktisch ohne Primärenergie erfolgen, so daß Brenner oder eine elektrische Beheizung in diesem Bereich nicht unbedingt notwendig sind.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merk­ malen der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispieles näher erläutert.

Da der prinzipielle Aufbau des erfindungsgemäßen Durchlauf­ ofens, beispielsweise seine feuerfeste Ausmauerung, ohne weiteres nach dem Stand der Technik erfolgen kann, zeigt die einzige Figur lediglich schematisch das Prinzip einer erfin­ dungsgemäßen Ofenkonstruktion.

Mit dem Bezugszeichen 10 ist ein Tunnelofen dargestellt, der einen Ofeneingang 12, eine Aufheizzone 14, eine Brennzone 16 und eine Abkühlzone 18 sowie einen Ofenausgang 20 aufweist. Der Transportweg des durch den Ofen 10 geführten Brenngutes ist durch den Pfeil T dargestellt.

Von der Aufheizzone verläuft eine Rauchgasleitung 22 in eine Verbrennungskammer 24, die mit einem Brenner 26 befeuert wird.

Von der Verbrennungskammer 24 verläuft eine Heißluftleitung 28 zurück in Richtung auf die Aufheizzone 14. Vor Eintritt in die Aufheizzone 14 verzweigt sich die Heißluftleitung 28 jedoch in hier sechs Teilleitungen (Warmluftleitungen genannt) und mit dem Bezugszeichen 30 gekennzeichnet. Die Warmluftleitungen 30 münden jeweils paarweise von links und rechts durch die Ofenwand in den Ofenkanal ein und sind auf jeder Ofenseite in Transportrichtung T hintereinander ange­ ordnet.

Zu jeder Warmluftleitung 30 führt eine Kaltluftleitung 32, wobei im Übergangsbereich jeweils ein Regelventil 34 ange­ ordnet ist, so daß die Menge der zugeführten Kaltluft ein­ gestellt werden kann. Ebenso ist natürlich auch die Tempera­ tur der den einzelnen Warmluftleitungen 30 zugeführten Kalt­ luft individuell einstellbar.

Auf diese Weise kann entlang der Aufheizzone 14 (in Trans­ portrichtung T betrachtet) nicht nur sichergestellt werden, daß an der jeweiligen Ofenstelle Warmluft einer vorwählbaren Temperatur zugeführt wird, sondern gleichzeitig kann auch beispielsweise der Sauerstoffgehalt der so zugeführten Luft über die jeweilige Kaltluftmenge geregelt oder gesteuert werden. Dies ist gerade beim Brennen von sonderkeramischen Werkstoffen wie Weichferriten, die äußerst empfindlich auf Atmosphärenschwankungen reagieren, wichtig.

Um auch eine möglichst gleichmäßige Warmluftzufuhr über die Höhe des Ofenkanals zu erreichen, ist es selbstverständlich möglich, an einzelnen Stellen auch mehrere Warmluftleitungen 30 übereinander anzuordnen.

Claims (8)

1. Durchlaufofen zum Brennen von keramischen Formteilen mit folgenden Merkmalen:

• 1.1 einer Aufheiz- (14), einer Brenn- (16) und einer Ab­ kühlzone (18),
• 1.2 von der Aufheizzone (14) verläuft mindestens eine Rauchgasleitung (22) in eine externe Verbrennungskammer (24),
• 1.3 von der Verbrennungskammer (24) führt mindestens eine Heißluftleitung (28) zurück zur Aufheizzone (14),
• 1.4 die Heißluftleitung (28) verzweigt sich vor Eintritt in die Auf­ heizzone (14) in mehrere Warmluftleitungen (30), die beabstandet zueinander in die Aufheizzone (14) ein­ münden, dadurch gekennzeichnet, daß
• 1.5 in die Warmluft­ leitungen (30) Kaltluftleitungen (32) einmünden und
• 1.6 die aus den Kaltluftleitungen (32) zugeführte Kaltluftmenge und/oder deren Temperatur regel- oder steuerbar ist.

2. Durchlaufofen nach Anspruch 1, bei dem jeder Warmluft­ leitung (30) eine eigene Kaltluftleitung (32) zugeordnet ist.

3. Durchlaufofen nach Anspruch 1 oder 2, bei dem im Anschlußbereich der Kaltluftleitungen (32) zu den jeweiligen Warmluft­ leitungen (30) ein Regel- oder Steuerventil (34) ange­ ordnet ist.

4. Durchlaufofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Verbrennungskammer (24) mit Brennern (26) ausgebildet ist.

5. Durchlaufofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Aufheizzone (14) frei von Brennern oder elektrischen Heizeinrichtungen ist.

6. Durchlaufofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Warmluftleitungen (30) in beide Wandflächen des Ofens einmünden.

7. Durchlaufofen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Warmluftleitungen (30), in Transportrichtung (T) der keramischen Formteile betrachtet, hintereinander angeord­ net sind.

8. Durchlaufofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Warmluftleitungen (30) mit unterschiedlichem Abstand zum Boden des Ofens in die Aufheizzone (14) einmünden.