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Verfahren zum Beheizen von Industrieöfen, deren Ofenkammern einen
im wesentlichen gleichbleibenden Querschnitt aufweisen, mit Brenngas und Ofen zur
Ausführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beheizen von
Industrieöfen, deren Ofenkammern einen im wesentlichen gleichbleibenden Querschnitt
aufweisen, mit Brenngas. Es ist bei Industrieöfen bekannt, Gas und Luft mittels
eines Brenners zuzuführen, der aus zahlreichen miteinander abwechselnden, einander
parallel verlaufenden Gas- und Luftdüsen zusammengesetzt ist. Bei bekannten Ofen
ist dann zwischen dem Brenner und dem eigentlichen Heizraum eine besondere, im Querschnitt
eng gehaltene Kammer vorgesehen, in der die aus dem Brenner austretenden Gas- und
Luftstrahlen sich zur Bildung eines eine möglichst schnelle und vollständige Verbrennung
sichernden Gemisches innig miteinander mischen sollen. Diese Mischung wird bei bekannten
Ofen oft durch Querschnitts--und Richtungsänderungen des Gasweges begünstigt. Es
ist ferner bekannt, bei Martinöfen das Brenngas durch eine mittlere Düse und getrennt
davon die Verbrennungsluft durch zwei äußere Düsen dem Ofenraum derart zuzuführen,
daß der Gasstrom und die beiden Luftströme sich etwa in der Mitte des Ofens unter
einem spitzen Winkel schneiden und die Luftströme den Gasstrom möglichst allseitig
umhüllen. Bei dieser Ofenanordnung findet dann die Verbrennung im wesentlichen im
mittleren Teile des Ofens statt.
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Gemäß der Erfindung werden bei einem Industrieofen mit einer Ofenkammer,
die einen gleichbleibenden Querschnitt aufweist, mittels einer im wesentlichen denselben
Querschnitt besitzenden und unmittelbar in die Ofenkammer ausmündenden Brennereinrichtung
zahlreiche einander parallele, voneinander getrennte und sich abwechselnde Brenngas-
und Luftstrahlen mit annähernd gleicher Strömungsgeschwindigkeit in die Ofenkammer
eingelassen, wobei die Strömungsgeschwindigkeit der Brenngas- und der Luftstrahlen
derart gewählt ist, daß sich die schichtenweise erfolgende Mischung und Verbrennung
der Brenngas- und Luftstrahlen unter Vermeidung von Wirbelbildungen über eine möglichst
große Strecke der Ofenkammer, zweckmäßig über die ganze Ofenkammer, erstrecken.
Die Luft- und Gasstrahlen sollen unter Vermeidung von Wirbelbildungen und ohne gegenseitige
mechanische Mischung den Ofen möglichst auf seiner ganzen Länge durchstreichen,`wobei
eine Verbrennung
nur in dem Maße erfolgt, als die einander benachbarten
Gas- und Luftschichten sich durchdringen und mischen. Es ergibt sich dann eine gleichmäßige
Verteilung der Hitze über die ganze Ofenkammer, wobei die Verbrennung in den Anfangszonen
zunächst unvollkommen ist und daher unter starker Leuchtwirkung vor sich geht. Auch
wird eine örtliche Überhitzung der Anlage vermieden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens läßt man durch
die untere Düsengruppe des Brenners kein brennbares Gasluftgemisch, sondern unverdünntes
Brenngas in die Ofenkammer strömen, derart, daß unmittelbar über dem Behandlungsgut
eine reduzierende Gasschicht entsteht, die das Gut vor der Verzunderung schützt.
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In der Zeichnung, die beispielsweise zwei Ofen veranschaulicht, die
zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung geeignet sind, zeigt Fig. i einen
senkrechten Schnitt durch einen Glühofen, Fig.2 einen Querschnitt durch den Ofen
nach der Linie II-II der Fig. i und Fig.3 einen Längsschnitt durch den verwendeten
Brenner in größerem Maßstabe. Fig.4 veranschaulicht in einem senkrechten Längsschnitt
einen anderen Ofen, dessen Brenner Fig. 5 in der Ansicht von vorn und Fig. 6 im
Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5 zeigen.
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Der in Fig. i dargestellte Ofen io, der in üblicher Weise mit feuerfestem
Baustoff ausgekleidet ist, enthält eine lange Arbeitskammer 12 von gleichbleibendem
Querschnitt. Am vorderen Ende 18 der Kammer ist der Boden um einen Betrag erhöht,
der ungefähr der Höhe des zu behandelnden Gutes entspricht. Zur Einführung des Arbeitsgutes
dient eine Aufgabevorrichtung 2o. Am Auslaufende der Kammer i2 ist eine schräge
A _ uslaufschurre 26 vorgesehen.
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In das vordere Ende der Arbeitskammer i2 ist ein denselben Querschnitt
wie die Kammer besitzender Brenner eingesetzt, der aus drei einzelnen Kammern So,
52 und 54 zusammengesetzt ist. Die vordere Kammer So enthält mehrere Reihen übereinanderliegender
und sich nach ihrem Auslaßende hin erweiternder Rohre 55, deren rechteckige Auslaßöffnungen
unmittelbar aneinander liegen und den gesamten Querschnitt der Ofenkammer ausfüllen.
Die anderen Enden dieser Rohre liegen in der Trennwand 62 zwischen dieser Kammer
So und der mittleren Kammer 52, wobei sie nach der mittleren Kammer 52 hin offen
sind. Die unterste Rohrreihe und dank - jeweils jedes zweite Rohr jeder zweiten
Rohrreihe sind jedoch .mittels durch die mittlere Kammer 52 hindurchgeführter Rohre
71 an die Kammer 54 angeschlossen. Diese Kammer 54 ist an eine mit einem Ventil
versehene Gasleitung 76 und die Kammer 52 an eine mit einem Ventil versehene Druckluftleitung
74 angeschlossen. Mit der Luftkammer 52 stehen die übrigen Rohre 55 in Verbindung.
Bei dieser Anordnung der Rohre ist jedes Gasrohr mit Ausnahme derjenigen in der
untersten Reihe vollkommen von Luftrohren umgeben. An der vorderen Kammer So sind
noch ein Einlaßstutzen 64 und ein Auslaßstutzen 66 für ein Kühlmittel angebracht.
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Am hinteren Ende der Ofenkammer ist eine seitliche Abzugsöffnung 36
für die Abgase vorgesehen, die durch Zwischenzüge 38 mit dem Abzugskanal 4o in Verbindung
steht, der unterhalb der Ofenkammer angeordnet und mit seinem anderen Ende an den
Schornstein 42 angeschlossen ist.
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Bei Betrieb des Ofens wird das Brenngas mit einem bestimmten Druck
in die Gaskaimner 54 eingelassen, in der es sich auf die Rohre 71 gleichmäßig
verteilt, um mit einer bestimmten Geschwindigkeit aus den Auslaßöffnungen dieser
Rohre auszutreten. Gleichzeitig wird Druckluft mit einem bestimmten Druck in die
Luftkammer 52 eingelassen, die sich auf die von dieser Kammer ausgehenden Rohre
55 verteilt und aus deren Auslaßöffnungen mit einer Geschwindigkeit austritt, die
gleich der Strömungsgeschwindigkeit der aus dem Brenner austretenden Gasstrahlen
ist. Die Verbrennung erfolgt dann an den Oberflächen der Gas- und Luftstrahlen,
die ohne Wirbelbildung parallel zueinander durch die Arbeitskammer 12 hindurchstreichen,
so daß sich die Verbrennung im wesentlichen über die gesamte Länge des Ofenraumes
erstreckt. Unmittelbar oberhalb des Behandlungsgutes strömt ein Brenngasstrom, der
das Arbeitsgut vor einer erheblichen Oxydation und Verzunderung während der Wärmebehandlung
schützt.
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Auch der in der Fig.4 dargestellte Ofen weist eine Arbeitskammer mit
im wesentlichen gleichbleibendem Querschnitt auf. In der Seitenwand des Ofens ist
ein Schlitz 228 vorgesehen, durch den hindurch das Arbeitsgut 229 eingeführt wird.
Der Boden 232 des Herdes ist in senkrechter Richtung mittels Schraubwinden 24o beweglich,
um seine Stellung der Höhe des Arbeitsgutes anpassen zu können. Der zugehörige Brenner
weist eine Luftkammer 2i6 und eine Auslaßkammer 2i5 auf, die durch eine durchlochte
Platte 2i8 voneinander getrennt sind. Die durchlochte Platte dient zur Vermeidung
von Wirbelströmungen beim Eintreten der Luft in die
Kammer 2r5.
In letzterer Kammer sind mehrere tropfenförmig gestalteteGehäuse222 übereinander
angeordnet, die zwischen sich venturikanalartige Durchlässe 223 für die Verbrennungsluft
frei lassen, damit die Luft unter möglichst geringer Wirbelbildung in die Ofenkammer
eintritt. Die Gehäuse 222 sind von Gasrohren 2z9 quer durchsetzt, die mit einem
Ende an die Gaszuführungsleitung 225 angeschlossen sind und Gasauslaßöffnungen 22o
besitzen, die in radial an die Gasrohre 2i9 angesetzte flache Gasdüsen 221 ausmünden.
In den rückwärtigen Enden der Gehäuse 222 sind durch Querwände Kammern 222' abgeteilt,
wobei die restlichen Gehäuseteile an eine Kühlwasserzuflußleitung 2o9 und an eine
Kühlwasserabflußleitung 2o8 angeschlossen sind.
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Bei Betrieb des in der Fig. q. dargestellten Ofens werden auch Gas
und Verbrennungsluft derart eingeregelt, daß die Gas- und Luftströme möglichst ohne
Wirbelbildung mit gleicher Geschwindigkeit aus dem Brenner austreten, so daß lediglich
an den Berührungsflächen der sich abwechselnden Gas- und Luftschichten eine Verbrennung
erfolgt, die sich möglichst über die ganze Ofenkammer erstreckt.