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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum
Erwärmen von Material und außerdem auf ein Verfahren zum
Erwärmen von Material in der Vorrichtung.
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Die Vorrichtung zum Erwärmen von Material ist von einer
Bauart (im nachfolgenden der genannte Typ genannt) mit einer
langgestreckten Erwärmungshülle zur Aufnahme des Materials
zum Erwärmen mit Heizgas, wobei die Hülle einen Boden, eine
Überdachung über dem Boden und zwei gegenseitig beabstandete
Seiten aufweist, die sich zwischen dem Boden und der
Überdachung erstrecken, mit einer langgestreckten ersten
Beruhigungskammer außerhalb der Erwärmungshülle und in der
Nähe der genannten einen Seite, mit einer zweiten
langgestreckten Beruhigungskammer außerhalb der
Erwärmungshülle und in der Nähe der genannten anderen Seite,
mit Mitteln zum Beliefern der Beruhigungskammern mit dem
Heizgas und mit Öffnungen, die in die Erwärmungshülle
münden, um dem Heizgas von den Beruhigungskammern die
Möglichkeit zu geben, in die Erwärmungshülle zu gelangen.
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DE-C-3339585 offenbart eine Vorrichtung des genannten
Typs, bei welcher eine dritte Beruhigungskammer sich in
gleichem Maße wie die erste Beruhigungskammer erstreckt,
die am weitesten innen liegt in bezug auf die dritte
Beruhigungskammer und von dieser durch eine vertikale Wand
getrennt ist, die eine Vielzahl von Verbindungsöffnungen
durch ihren unteren Teil aufweist, welche die äußere dritte
Beruhigungskammer mit der inneren ersten Beruhigungskammer
verbinden. Eine vierte Beruhigungskammer erstreckt sich in
gleichem Maße wie die zweite Beruhigungskammer, welche am
weitesten innen liegt in bezug auf die vierte
Beruhigungskammer und von dieser durch eine vertikale Wand
getrennt ist, die eine Vielzahl von Verbindungsöffnungen
durch ihren unteren Teil aufweist, welche die äußere vierte
Beruhigungskammer mit der zweiten Beruhigungskammer verbinden.
Jede gegenüberliegende Seite der Erwärmungshülle hat zwei
Sätze von dort hindurchgehenden Öffnungen, wobei jeder Satz
durch eine Vielzahl von Öffnungen gebildet wird, die in die
benachbarte innere erste oder zweite Beruhigungskammer münden
und über die Länge jener Beruhigungskammer angeordnet sind;
wobei der eine Satz von Öffnungen in der Nähe einer
Überdachung der entsprechenden ersten oder zweiten
Beruhigungskammer angeordnet ist und der andere Satz in
der Nähe eines Bodens der entsprechenden ersten oder zweiten
Beruhigungskammer angeordnet ist. Horizontale Verteilerrohre
von rechteckigem Querschnitt erstrecken sich von jeder der
beiden sich gegenüberliegenden Seiten der Erwärmungshülle
in Richtung auf die entgegengesetzte Seite, und jedes
Verteilerrohr endet in einem Blindende, gerade bevor es die
Mitte der Erwärmungshülle erreicht. Jede vorgenannte Öffnung
mündet in das andere Ende eines entsprechenden der genannten
Verteilerrohre. Die Verteilerrohre sind in zwei Gruppen
unterteilt, eine obere Gruppe und eine untere Gruppe. Die
Überdachung der Erwärmungshülle weist die Verteilerrohre
der oberen Gruppe auf. Der Boden der Erwärmungshülle weist
die Verteilerrohre der unteren Gruppe auf. Jede dritte oder
vierte Beruhigungskammer hat eine jeweilige äußere
Seitenwand, in welcher eine Vielzahl von Gasbrennern
angeordnet ist, so daß die heißen Verbrennungsprodukte oder
Heizgase, die gleichzeitig in jeder der äußeren dritten
und vierten Beruhigungskammer erzeugt werden, durch die
Verbindungsöffnungen hindurch in die benachbarte erste
oder zweite Beruhigungskammer und von der ersten und zweiten
Beruhigungskammer in die Verteilerrohre gelangen. Jedes
Verteilerrohr in der oberen Gruppe hat eine Vielzahl von
Auslaßdüsen in der Bodenwand des Rohres, und jedes
Verteilerrohr in der unteren Gruppe hat eine Vielzahl von
Auslaßdüsen in der oberen Wand des Rohres. Somit tritt
Heizgas in die Erwärmungshülle über Düsen ein, die abwärts
von der Überdachung und aufwärts vom Boden der
Erwärmungshülle gerichtet sind. Die Beruhigungskammern und
die Gruppen von Verteilerrohre sind über etwa 38 % der
gesamten Länge der Erwärmungshülle angeordnet, beginnend
am Werkstück-Austrittsende der Erwärmungshülle. Jenseits
dieser 38 % der Länge der Erwärmungshülle erstreckt sich
der Rest der Erwärmungshülle aufwärts zum Werkstück-
Aufnahmeende. Die Überdachung über diesem Rest ist
hauptsächlich angehoben und ist versehen mit einer Vielzahl
von Gasbrennern, die direkt in die Erwärmungshülle feuern.
Abgas, das aus der Erwärmungshülle austritt, wird durch
einen Rekuperativ-Wärmetauscher geleitet, wo das Abgas
Wärme an die Verbrennungsluft abgibt, die entlang ersten
und zweiten Zuführleitungen zugeführt wird, von denen
jede ein entsprechendes Gebläse und ein Regelventil aufweist.
Die erste Zuführleitung liefert erwärmte Verbrennungsluft
durch die Öffnungen in der Überdachung der dritten
Beruhigungskammer, während die zweite Zuführleitung
gleichzeitig erwärmte Verbrennungsluft über die Öffnungen
in der Überdachung der vierten Beruhigungskammer liefert.
Aus der DE-C-3339585 ist zu entnehmen, daß dort mindestens
zwei Gasbrenner vorhanden sind, welche die Erwärmungshülle
beheizen, und zwar dort, wo die Überdachung angehoben ist,
und mindestens zwei Brenner vorgesehen sind, die jede der
dritten und vierten Beruhigungskammern beheizen, woraus
sich eine Gesamtzahl von mindestens sechs Brennern ergibt,
um die Erwärmungshülle zu beheizen.
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Es wäre ein Vorteil und würde auch das Brenner-
Regelsystem vereinfachen, wenn die Anzahl von Brennern, die
für die Beheizung der Hülle notwendig sind, reduziert werden
könnte. Da auch die vorderen 62 % der Länge der Erwärmungshülle
durch ein merklichanderes System beheizt wird als dasjenige,
das die hinteren 38 % beheizt, besteht ein Problem bei der
Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Verteilung des Heizgases
durch die gesamte Erwärmungshülle hindurch. Auch würde es ein
Vorteil sein, wenn Wärme aus dem Abgas effektiver auf die
Verbrennungsluft übertragen werden könnte, die den
Beruhigungskammern zugeführt wird.
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Im Hinblick auf die Verbesserung der Chance für das
Erreichen der vorerwähnten Vorteile und auf eine Verbesserung
der Chance der Erzielung einer gleichmäßigeren Verteilung
von Heizgas durch die Erwärmungshülle hindurch ist
erfindungsgemäß eine Vorrichtung zum Erwärmen von Material
vorgesehen, mit einer langgestreckten Erwärmungshülle zur
Aufnahme des Materials zum Erwärmen mit Heizgas, wobei die
Hülle einen Boden, eine Überdachung über dem Boden und zwei
gegenseitig beabstandete Seiten aufweist, die sich zwischen
Boden und Überdachung erstrecken, mit einer langgestreckten
ersten Beruhigungs- bzw. Mischkammer außerhalb der
Erwärmungshülle und in der Nähe der genannten einen Seite,
mit einer zweiten langgestreckten Beruhigungskammer außerhalb
der Erwärmungshülle und in der Nähe der genannten anderen Seite,
mit Mitteln zum Beliefern der Beruhigungskammern mit Heizgas,
und mit Öffnungen, die in die Erwärmungshülle münden, um dem
Heizgas von den Beruhigungskammern die Möglichkeit zu geben,
in die Erwärmungshülle zu gelangen, wobei sich die erste und
zweite Beruhigungskammer jeweils über die Länge der
Erwärmungshülle erstrecken, wobei eine Vielzahl von ersten
Öffnungen die erste Beruhigungskammer mit der Erwärmungshülle
verbindet, in welche die ersten Öffnungen durch eine
Seitenwand hindurch münden, und wobei jede erste Öffnung
an einer anderen Stelle als die anderen angeordnet ist, so
daß die ersten Öffnungen über die Länge der Erwärmungshülle
hinweg in Reihe angeordnet sind, wobei eine Vielzahl von
zweiten Öffnungen die zweite Beruhigungskammer mit der
Erwärmungshülle verbindet, in welche die zweiten Öffnungen
durch die andere Seitenwand hindurch münden, und wobei jede
zweite Öffnung an einer anderen Stelle als die anderen
angeordnet ist, so daß die zweiten Öffnungen über die Länge
der Erwärmungshülle hinweg in Reihe angeordnet sind, wobei
jede der ersten und zweiten Beruhigungskammern eine Öffnung
an mindestens dem einen ihrer Enden aufweist, wobei ein
erster Regenerativ-Brenner mit der Öffnung an diesem Ende
der ersten Beruhigungskammer in Verbindung steht, ein
zweiter Regenerativ-Brenner mit der Öffnung an diesem Ende
der zweiten Beruhigungskammer in Verbindung steht, wobei
jeder Brenner so eingerichtet ist, daß er in einer Feuerungs-
Betriebsart und in einer Abgas-Betriebsart arbeitet, derart,
daß in der Feuerungs-Betriebsart der Brenner Heizgas in
seine Beruhigungskammer liefert, und zwar zur anschließenden
Verteilung an die Erwärmungshülle zum Erwärmen des Materials,
und in der Abgas-Betriebsart der Brenner aus seiner
Beruhigungskammer Abgas empfängt, das aus der Erwärmungshülle
ausgestoßen wird, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß
in Betrieb der eine Brenner in der Feuerungs-Betriebsart
arbeitet, während der andere Brenner in der Abgas-Betriebsart
arbeitet.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nunmehr
besonders mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Dabei
zeigt
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Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer
Vorrichtung zum Erwärmen von Material und
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Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II von Fig. 1.
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Nach der Zeichnung weist die Vorrichtung eine
Erwärmungskammer 1, zwei Beruhigungskammern 2, 3, von denen
jede mit der Erwärmungskammer 1 in Verbindung steht, sowie
ein Paar von Regenerativ-Brennern 4, 5 auf, wobei der eine
Brenner mit einer Anpassungs-Beruhigungskammer in Verbindung
steht.
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Die Erwärmungskammer 1 bildet einen langgestreckten Ofen
mit allgemein rechteckigem oder rundem Querschnitt, der dazu
ausgelegt ist, Metallstücke, wie beispielsweise runde oder
quadratische Knüppel von großem Querschnitt, wieder
aufzuheizen.
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Die Kammer 1 bildet eine langgestreckte Hülle zur
Aufnahme des Materials, das erhitzt werden soll, wie
beispielsweise ein langer Knüppel (z. B. ein Aluminiumklotz)
oder eine Vielzahl von Knüppeln (z. B. jene, die beim
Schmieden oder Strangpressen verwendet werden). Die Hülle
ist an jedem Ende durch Türen 7 und 8 geschlossen, die
vertikal angehoben werden, um den Eintritt und das
Herausbefördern eines Knüppels zu ermöglichen (wie
beispielsweise derjenige, der durch das Bezugszeichen 9
bezeichnet ist). Der Knüppel 9 tritt über die Tür 7 ein und
tritt über die Tür 8 aus.
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Der Boden 10 der Hülle 6 ist mit einer Einrichtung
zur Materialförderung versehen, wie beispielsweise angetriebene
Rollen 11, entlang denen der Knüppel 9 in die Hülle 6 und
aus dieser heraus bewegt werden kann.
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Entlang den sich gegenüberliegenden Seiten der
Erwärmungskammer und von gleicher Länge befinden sich die
Beruhigungskammern 2, 3, von denen jede eine allgemein
zylindrische Bohrung 14 bildet, die sich parallel zu der
benachbarten Seite des Ofens erstreckt, und von denen jede
mit der Erwärmungskammer 1 mittels einiger in Längsrichtung
beabstandeter Öffnungen 15 auf der Länge der Erwärmungskammer
1 in Verbindung steht. Die Beruhigungskammer 2 ist vertikal
leicht unterhalb der Beruhigungskammer 3 versetzt, und die
Beruhigungskammern 2, 3 sowie die Erwärmungskammer 1 sind
feuerfest ausgekleidet (bei 16) und in einem äußeren Gehäuse
17 enthalten.
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Jede Beruhigungskammer 2, 3 ist entweder am einen Ende
geschlossen (nicht dargestellt) und am anderen Ende mit einem
Regenerativ-Brenner 4, 5 versehen, von denen jeder in der
Nähe entgegengesetzter Enden der Erwärmungskammer 1 angeordnet
ist, oder ist mit Regenerativ-Brennern an beiden Enden
versehen.
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Die Regenerativ-Brenner 4, 5 sind von herkömmlicher
Bauart und weisen einen mit Brennstoff versorgten Brenner 18
und eine zugeordnete Regeneratorkammer 19 auf.
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In einer Feuerungs-Betriebsart beliefert jeder
Regenerativ-Brenner seine Beruhigungskammer mit Heizgas in
Form von Brennstoff-Verbrennungsprodukten. In einer Abgas-
Betriebsart empfängt jeder Brenner Abgas aus seiner
Beruhigungskammer für den nachfolgenden Ausstoß.
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Die Regeneratorkammer 19 steht mit dem Brennerteil 18
über eine Leitung 20 in Verbindung.
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Während der Befeuerung beliefert die Regeneratorkammer 19
den Brennerteil 18 mit vorgewärmter Luft über die Leitung 20
für die Verbrennung mit Brennstoff, z. B. Erdgas, welches
dem Brennerteil 18 durch ein Brennstoffrohr 21 zugeführt
wird. Die Luft zur Vorheizung im Regenerator 19 wird dem
Regenerator 19 durch ein Rohr 22 zugeführt.
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Während der Abgas-Betriebsart wird Abgas, welches in
den Brennerteil 18 eintritt, zur Regeneratorkammer 19 mittels
der Leitung 20 ausgestoßen und wird aus dem Regenerator 19
über das Rohr 22 ausgestoßen.
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Bei Gebrauch kann die Materialerwärmung entweder
"charchenweise" oder "kontinuierlich" erfolgen, und zwar
abhängig von den Verfahrenserfordernissen.
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In der "Charchen"-Betriebsart, die zum Erwärmen von
einzelnen langen Metallknüppeln verwendet werden würde,
würde der eine Brenner in seine Beruhigungskammer für den
gesamten Erwärmungszyklus des einen Knüppels innerhalb der
Erwärmungskammer feuern. Die andere Beruhigungskammer würde
als eine Sammelleitung zur Aufnahme der Abgas-Verbrennungsprodukte
aus der Erwärmungskammer wirken, wobei der andere Brenner in
einer Abgas-Betriebsart arbeitet. Bei Beendigung des
Erwärmungszyklus könnte der arbeitende Brenner
heruntergeschaltet werden, während der erwärmte Knüppel aus
der Erwärmungskammer herausgenommen wird, die dann mit kaltem
Material erneut beschickt würde. Beim erneuten Start würde
der Brenner, der vorher in der Abgas-Betriebsart gearbeitet
hätte, nunmehr feuern, während der Brenner, der vorher
gefeuert hatte, nunmehr als Abgasführung dienen würde.
Dieser Zyklus würde wiederholt.
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In der "kontinuierlichen"-Betriebsart, die zur Erwärmung
kurzer Knüppel verwendet würde, wobei die Erwärmungskammer
eine große Anzahl von Einzelknüppeln enthalten würde, könnte
jede Brenner-Feuerungsperiode von vorbestimmter Dauer sein,
um möglicherweise mit dem Ausstoßintervall für das Material
zusammenzufallen, oder alternativ könnte die Feuerungsperiode
durch die Temperatur der Abgase gesteuert werden, die den
Regenerator des Brenners verlassen, der in der Abgas-
Betriebsart arbeitet.
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Das Vorsehen von Beruhigungskammern entlang den Seiten
der Erwärmungskammer ergibt die Möglichkeit, daß das Heizgas
für die Erwärmungskammer in einer viel gleichmäßigeren Weise
verteilt wird,als es der Fall sein würde, wenn, wie üblich,
die Brenner direkt in die Erwärmungskammer feuern. Außerdem
ergibt das Vorsehen von Beruhigungskammern die Möglichkeit,
die Anzahl von Brennern pro besonderer Erwärmungskammer zu
reduzieren, zusammen mit der Anzahl und Komplexität von
Steuerungen.