DE3239018C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein kontinuierlich arbeitendes Brennaggregat und insbesondere einen Ofen zum kontinuierlichen Brennen von Keramiken und ähnli­ chen Produkten.

Die AT 2 20 060 offenbart einen Ofen zum Brennen von keramischem Gut, mit gerader Brennzone und beiderseits quer anschließenden Abschnitten sowie mit einem end­ losen, parallel zur Brennzone in der Brennkammer zu­ rücklaufenden Förderorgan.

Allerdings wird durch die Kombination der Wagen und der Brennkapseln gemäß der vorliegenden Erfindung sowohl eine erhebliche Reduzierung des Energieverbrauchs als auch eine Erhöhung der Aufheizgeschwindigkeiten mög­ lich. So wird durch die erfindungsgemäßen Wagen aus nichtrostendem Stahl im Vergleich zu Keramikböden in einem konventionellen Tunnelofen nur ungefähr die Hälf­ te der Wärme freigesetzt (7172 kJ/h/m² bzw. 13632 kJ/h/m²). Der Wärmeinhalt des Bodens in dem konven­ tionellen Tunnelofen beträgt 185 542 kJ/m², wohingegen der Wärmeinhalt des Wagens in dem Aggregat gemäß der vorliegenden Erfindung 14 189 kJ/m² ist. Das bedeutet eine Verminderung auf etwa ¹/₁₁.

Da die von den Wagen aufgenommene Wärmemenge gering ist, können Aufheiz- und Abkühlgeschwindigkeiten bis zu 800°C/h erreicht werden, wodurch es möglich ist, das Brennen etwa viermal so schnell wie in einem konventio­ nellen Tunnelofen durchzuführen.

Bei der Herstellung von Keramiken und ähnlichen Produk­ ten werden weit verbreitet Tunnelöfen einer Bauart ver­ wendet, wie sie in der Fig. 1 dargestellt ist. Hierbei wird eine eine Brennkapsel (Muffel), in die das zu brennende Geschirr hineingestellt wurde, auf einen Keramik-Boden 1 geladen und dann auf einer Fahrbahn 7 vom Punkt der Einführung durch eine Kammer 5 des Ofens 4 mit Hilfe einer Schiebevorrichtung 3 zu dem Punkt des Austragens hin bewegt. Der Keramik-Boden 1, der bei einem solchen Brennverfahren verwendet wird, muß stark genug sein, um den durch die Schiebevorrichtung 3 ausgeübten Druck auszuhalten; hierfür ist es erforderlich, daß der Boden eine hohe mechanische Festigkeit besitzt. Zu diesem Zweck muß der Keramik-Boden dicker gemacht werden. Dem­ zufolge erreicht die Wärmekapazität des Bodens einen beträchtlichen hohen Wert, und die Wärmemenge, die zum Erhitzen des Bodens 1 benötigt wird, wird groß im Ver­ gleich zu derjenigen Wärmemenge, die zum Erhitzen des zu brennenden Geschirrs aufzuwenden ist. Dies hat eine erhebliche Vergrößerung der durch die Böden verloren­ gehenden Wärmemenge und eine Erniedrigung des Tempera­ turgradienten in dem Ofen zur Folge. Hierdurch wiederum wird die Erhöhung der Länge des Ofens und der Brenn­ dauer bedingt. Außerdem werden die Böden im allgemeinen aus einem keramischen Material wie Aluminiumoxid, Zir­ coniumoxid, Schamottestein, Isolierziegeln und derglei­ chen hergestellt, und diese Materialien sind nur wenig beständig gegen Wärmestöße, so daß sie der Beheizungs­ geschwindigkeit und der Abkühlungsgeschwindigkeit des Geschirrs Grenzen auferlegen und es damit unmöglich machen, mit derartigen Böden solches Geschirr zu bren­ nen, das ein rasches Aufheizen und ein rasches Abkühlen erfordert. Da die Böden periodisch (intermittierend) bewegt werden, ist es unmöglich, ein kontinuierliches Brennen der zu brennenden Ware durchzuführen. Wegen der vorgenannten Gründe dauert das Brennen der Keramikware lange. Beispielsweise dauert das Brennen der Keramik­ ware etwa 16 h, da die Aufheizungsgeschwindigkeit und die Abkühlungsgeschwindigkeit auf etwa maximal 200°C/h begrenzt sind.

Auf der anderen Seite wird die Entwicklung neuer Brenn­ aggregate für die Tunnelöfen angestrebt, um den in letzter Zeit beträchtlich gestiegenen Energiekosten und einem wachsenden Bedürfnis nach einer Verminderung der Brenndauer Rechnung zu tragen.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist deshalb, ein kon­ tinuierlich arbeitendes Brennaggregat verfügbar zu machen, das ein Brennen mit hoher Geschwindigkeit er­ möglicht.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist weiterhin, ein kon­ tinuierlich arbeitendes Brennaggregat verfügbar zu ma­ chen, das ein Brennen des Geschirrs unter kontinuierli­ cher Bewegung ermöglicht.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist außerdem, ein kon­ tinuierlich arbeitendes Brennaggregat verfügbar zu machen, das eine Einsparung von Energiekosten ermög­ licht.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein kontinuier­ lich arbeitendes Brennaggregat zum Brennen von kera­ mischem Gut verfügbar gemacht, umfassend einen mit einer elektrischen Heizvorrichtung ausgerüsteten Ofen­ körper, eine durch diesen Ofenkörper horizontal schlei­ fenförmig verlaufende Fahrbahn, eine Vielzahl von Wa­ gen, die längs der gesamten Fahrbahn für die Bewegung auf dieser Fahrbahn angeordnet sind, sowie eine Vor­ richtung zur Fortbewegung dieser Wagen, die ein schlei­ fenartiges Antriebsglied umfaßt, das längs des Umfangs der Fahrbahn angeordnet und an die Wagen angekuppelt ist, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Wagen aus einem metallischen Material mit geringer Wärmekapazität und hoher Beständigkeit gegen thermische Schocks herge­ stellt und für eine Beladung mit Brennkapseln (Muf­ feln), die das zu brennende Geschirr tragen und aus einem keramischen Woll-Material hergestellt sind, aus­ gebildet sind.

In der vorliegenden Erfindung ist die in einer Schleife verlaufende Fahrbahn mit ebener Oberfläche so ausge­ führt, daß sie parallele lineare Teile aufweist, deren einer sich durch den Ofen hindurch erstreckt. Außerdem sind benachbart zu dem anderen linearen Teil oder einem gekrümmten Teil der Fahrbahn, die sich außerhalb des Ofenraums befinden, Stationen zum Beladen der Wagen mit dem zu brennenden Geschirr und zum Entladen des ge­ brannten Geschirrs von den Wagen angeordnet.

Die Brennkapseln, die aus einem keramischen Woll-Mate­ rial hergestellt sind, werden eingesetzt, um ein Bren­ nen des Geschirrs mit hoher Geschwindigkeit zu errei­ chen.

Bei dem kontinuierlich arbeitenden Brennaggregat gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Wagen, die mit dem zu brennenden Geschirr beladen sind, gezogen und kontinuierlich durch das Antriebsglied über der schlei­ fenförmigen Fahrbahn bewegt, ohne daß ein mechanischer Stoß auftritt, so daß es möglich ist, Wagen mit gerin­ ger Wärmekapazität einzusetzen. Der Einsatz derartiger Wagen ermöglicht die Durchführung des Brennens mit ho­ her Geschwindigkeit und eine Einsparung im Energiever­ brauch, da die durch die Wagen aus dem Ofen ausgebrach­ te Wärme beträchtlich vermindert werden kann.

Die angegebenen und andere Zielsetzungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen weiterhin aus der folgenden Beschreibung unter Bezug auf die Zeichnungen hervor, die in Form von Beispielen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung darstellen.

Fig. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen her­ kömmlichen Tunnelofen.

Fig. 2 zeigt einen diagrammartigen Grundriß eines kon­ tinuierlich arbeitenden Brennaggregats gemäß der vor­ liegenden Erfindung.

Fig. 3 zeigt eine diagrammartige Seitenansicht eines Teils des in der Fig. 2 dargestellten kontinuierlich arbeitenden Brennaggregats.

Fig. 4 zeigt eine vergrößerte diagrammartige Seiten­ ansicht eines Teils des in der Fig. 2 dargestellten Aggregats, die die Kupplung zwischen dem Wagen und der Antriebsvorrichtung deutlich macht.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 4 umfaßt ein kon­ tinuierlich arbeitendes Brennaggregat gemäß der vorlie­ genden Erfindung eine in einer Schleife geführte Fahr­ bahn 11 mit einer waagerechten ebenen Oberfläche 12, eine Anzahl Wagen 13, die auf der Fahrbahn 11 angeord­ net sind sowie eine Antriebsvorrichtung und einen Ofen­ körper 25.

Die in einer Schleife geführte Fahrbahn 11 umfaßt par­ allele geradlinige Teile und zwei gekrümmte Teile, die eine horizontale ebene Oberfläche bilden. Einer der linearen Teile erstreckt sich durch den Ofenkörper 25 hindurch. Der Ofenkörper 25 ist mit einer Anzahl von Widerstandsheizungselementen 27 ausgerüstet, die über die Länge des Ofens hinweg über der Fahrbahn angeordnet sind. Die Heizelemente können auch an beiden Seiten der Fahrbahn über die Länge des Ofens hinweg angeordnet sein. Da der Ofenkörper 25 im allgemeinen in linearer Form konstruiert ist, wird vorzugsweise der Ofenkörper um den linearen Teil der Fahrbahn 11 angeordnet, wie dies in der Fig. 2 dargestellt ist.

Damit die Fig. 2 nicht unnötig kompliziert wird, zeigt sie nur einige Wagen 13. Die Wagen sind sämtlich längs der Fahrbahn 11 angeordnet. Die Zahl und die Anordnung der Wagen können beliebig gewählt werden. Jeder Wagen 13 ist aus einem Material mit geringer Wärmekapazität und hoher Beständigkeit gegen thermische Stöße herge­ stellt, etwa, beispielsweise, aus nichtrostendem Stahl, Aluminium und ähnlichen Metallen, und mit drei oder vier Rädern 14 ausgerüstet, die unabhängig voneinander von Gehäusen 29 gehalten werden. Jedes Gehäuse ist um eine Welle 15 drehbar gehaltert, so daß das Rad durch Rotation des Gehäuses 29 um die durch die Achse der Welle 15 verlaufende Achse in alle Richtungen gedreht werden kann. Die Vorrichtung zum Antrieb der Wagen um­ faßt eine Kette 17, die längs des inneren Umfangs 19 der Fahrbahn 11 angeordnet ist und an Kettenrädern 22, 22′ anliegt. Die Kette 17 wird durch ein Antriebs-Ket­ tenrad 22 angetrieben, das wiederum durch einen Motor 20 über Kettenräder 30, 31, eine Kette 21 und ein Ke­ gelrad-Getriebe (nicht eingezeichnet) aangetrieben wird. Wie aus der Fig. 4 zu ersehen ist, ist die Kette 17 an jeden der Wagen 13 mittels eines L-förmigen Kupplungs­ gliedes 18 angekuppelt. Wenn die Kette durch das An­ triebs-Kettenrad 22 angetrieben wird, werden die Wagen 13 über die Fahrbahn 11 bewegt. Der Wagen kann eine ebene Oberfläche mit einer Größe gleich derjenigen der Bodenfläche der Brennkapsel (Muffel) haben. Die Brenn­ kapsel ist aus einem Material hergestellt, das gegen die Brennhitze beständig ist, vorzugsweise aus einem keramischen Woll-Material, das eine niedrige Wärmekapa­ zität und eine hohe Beständigkeit gegen Wärme-Stöße besitzt. Der Einsatz von Keramik-Wolle, beispielsweise aus Aluminiumoxid, ermöglicht die Durchführung des Brennvorgangs mit hoher Geschwindigkeit.

Beim Betrieb wird die zu brennende Ware in eine Brenn­ kapsel 16 gegeben und in dieser an einer Ladestation 28 A auf den Wagen 13 geladen. In der Fig. 2 werden zwei Brennkapseln auf jeden Wagen 13 geladen, jedoch ist die untere Brennkapsel leer und nur zu Regulierung der auf die Ware einwirkenden Wärme zwischen die obere Brenn­ kapsel und die ebene Oberfläche des Wagens gestellt. Der mit einer oder mehreren Brennkapseln 16 beladene Wagen 13 wird durch die Kette 17 angetrieben und kon­ tinuierlich von der Station 28 A zu dem Ofenkörper 25, durch diesen hindurch und dann zu der Station 28 B be­ wegt. Während des Durchgangs durch die Kammer 26 des Ofens 25 wird die Ware in der Brennkapsel 16 mit einer bestimmten Aufheizgeschwindigkeit, beispielsweise mit 800°C/h, auf die Brenntemperaur erhitzt, bei dieser Temperatur durch die von den Widerstandsheizelementen 27 kommende Hitze gebrannt und dann mit einer bestimm­ ten Abkühlungsgeschwindigkeit, beispielsweise mit 800°C/h, abgekühlt. Die Ware und die Brennkapsel kommen aus dem Ofen heraus und werden rasch durch Luft abge­ kühlt, ohne daß Bruchgefahr der Brennkapsel besteht. Wenn die Brennkapsel dann die Station 28 B erreicht hat, wird sie von dem Wagen 13 abgeladen, und eine neue, die mit der zu brennenden Ware beschickt wurde, wird an der Ladestation 28 A auf diesen aufgeladen.

In der vorstehenden Ausführungsform umfaßt die Vorrich­ tung zum Antrieb der Wagen eine Kette, jedoch kann auch ein beliebiges anderes Glied wie beispielsweise eine Bandschleife an Stelle der Kette 17 verwendet werden. In gleicher Weise kann statt der Kombination aus Motor, Kette und Zahnrädern auch ein anderer Antriebsmechanis­ mus verwendet werden.

In dem solchermaßen konstruierten Aggregat werden die Wagen kontinuierlich durch den Ofenkörper hindurch be­ wegt, wodurch es möglich wird, das Brennen der Ware mit hoher Geschwindigkeit zu erreichen. Beispielsweise läßt sich das Brennen der Ware in etwa 4 bis 5 Stunden durchführen. Da die Wagen mittels der Kette gezogen werden und kein mechanischer Schock oder Stoß zur Ein­ wirkung gelangt, besteht keinerlei Notwendigkeit zum Einsatz von Wagen mit einer mechanischen Festigkeit, die groß genug ist, um den durch die Schiebevorrichtung ausgeübten Druck auszuhalten, wie dies bei den konven­ tionellen Tunnelöfen der Fall ist. Es ist auch möglich, leichtgewichtige Brennkapseln mit niedriger Wärmekapa­ zität und hoher Beständigkeit gegen Wärmeschocks, bei­ spielsweise aus einem Keramik-Wollmaterial, zu verwen­ den. Auf diese Weise ist es gemäß der vorliegenden Er­ findung möglich, die zum Brennen der Ware erforderliche Wärmemenge zu senken, woraus sich eine Reduzierung des Energieverbrauchs ergibt.

Wenn die Wagen aus nichtrostendem Stahl sind und eine Größe von 321 × 321 mm besitzen, beträgt die von dem Wagen freigesetzte Wärme 7172 kJ/h · m², was ungefähr der Hälfte der von den Keramik-Böden mit einer Dicke von 165 mm in dem konventionellen Tunnel­ ofen freigesetzten Wärme, d. h. 13632 kJ/h · m², entspricht. Der Wärmeinhalt des Bodens in dem Tunnelofen beträgt 158542 kJ/m², wohingegen der Wärmeinhalt des Wagens in dem Aggregat gemäß der vorliegenden Erfindung 14189 kJ/m² ist, was einer Verminderung auf etwa ¹/₁₁ gleichkommt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Wärmemenge, die zum Erhitzen der Ware und der Wagen auf die Brenn­ temperatur benötigt wird, im Vergleich zu derjenigen, die bei dem konventionellen Tunnelofen erforderlich ist beträchtlich vermindert, wodurch eine Senkung des Ener­ gieverbrauchs ermöglicht wird. Da die von den Wagen aufgenommene Wärme gering ist, ist es möglich, hohe Aufheizungs- und Abkühlungsgeschwindigkeiten bis zu 800°C/h zu erreichen, wodurch es möglich ist das Bren­ nen mit hoher Geschwindigkeit durchzuführen, nämlich etwa viermal so schnell wie in einem konventionellen Tunnelofen, bei dem die Aufheizungs- und Abkühlungs­ geschwindigkeiten 200°C/h betragen.

Claims (4)

1. Kontinuierlich arbeitendes Brennaggregat zum Brennen von keramischem Gut, umfassend einen mit einer elek­ trischen Heizvorrichtung ausgerüsteten Ofenkörper, eine durch diesen Ofenkörper horizontal schleifenförmig ver­ laufende Fahrbahn, eine Vielzahl von Wagen, die längs der gesamten Fahrbahn für die Bewegung auf dieser Fahr­ bahn angeordnet sind, sowie eine Vorrichtung zur Fort­ bewegung dieser Wagen, die ein schleifenartiges An­ triebsglied umfaßt, das längs des Umfangs der Fahrbahn angeordnet und an die Wagen angekuppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wagen aus einem metallischen Material mit geringer Wärmekapazität und hoher Bestän­ digkeit gegen thermische Schocks hergestellt und für eine Beladung mit Brennkapseln (Muffeln), die das zu brennende Geschirr tragen und aus einem keramischen Woll-Material hergestellt sind, ausgebildet sind.

2. Kontinuierlich arbeitendes Brennaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wagen aus nicht­ rostendem Stahl oder Aluminium hergestellt sind und eine ebene Oberfläche aufweisen.

3. Kontinuierlich arbeitendes Brennaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ebene Oberfläche eines jeden Wagens die gleiche Größe wie die Boden­ fläche der Brennkapsel (Muffel) aufweist.

4. Kontinuierlich arbeitendes Brennaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Heiz­ elemente über der Fahrbahn angeordnet sind.