DE2529740A1 - Automatisch arbeitende anlage zum trocknen und zum schnellen einphasen- brennen keramischer ziegelkoerper - Google Patents

Description

Meissner & Meissner 2 5 2 9 7 4 Ü

PATE NTANWALTS BÜRO

BERLIN — MÜNCHEN

PATENTANWÄLTE

DIPL-ING. W. MEISSNER (BLN) DIPL.-ING. P. E. MEISSNER (MCHN) DIPL-ING. H.-J. PRESTING (BLN)

1 BERLIN 33, HERBERTSTR. 22

Ihr Zeichen Ihr Schreiben vom Unser Zeichen Berlin, den l· Q illLi '

Mü-72 LW/st No. 3075

CERAMICA FILIPPO MARAZZI S.p.A.
Via della Zecca 1
40121 Bologna /Italien

Automatisch arbeitende Anlage zum Trocknen und zum schnellen Einphasen-Brennen keramischer Ziegelkörper

Die Erfindung betrifft eine automatisch arbeitende Anlage zum Trocknen und zum schnellen Einphasen-Brennen keramischer Ziegelkörper, wobei die gepreßten und an ihrer Oberseite mit einer Glasurschicht überzogenen Ziegelkörper auf einer horizontalen, zu einer aufeinanderfolgenden Reihe von walzenförmigen Rollen tangential verlaufenden Ebene kontinuierlich vorwärts bewegt und die vorbehandelten Ziegelkörper direkt eingeführt werden. Die Anlage soll kontinuierlich arbeiten können, hohe Produktionsziffern von industriellem Maßstab erbringen, das Trocknen und das Einphasen-Brennen der zur Wandverkleidung und Bodenbedeckung verwendeten keramischen Ziegelkörper ausführen,

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BORO MÖNCHEN:	TELEX:	TELEGRAMM:	TELEFON:	BANKKONTO:	POSTSCHECKKONTO:
8 MÖNCHEN 22	1-856 44	INVENTION	BERLIN	BERLINER BANK AG.	W. MEISSNER, BLN-W
ST. ANNASTR. 11	INVEN d	BERLIN	030/8B5 60 37	BERLIN 31	122 82 ■ 109
TEL.: 089/22 35 44			030/886 23 82	3695716000

Mit dem Begriff "Einphasen-Brennen" ist ein bereits bekanntes Verfahren gemeint, mit dessen Hilfe halbfertiggestellte Erzeugnisse, die aus einem geeigneten Gemisch gebildete, zu ihrer endgültigen geometrischen und abgeflachten Form gepreßte und an einer ihrer Seiten mit einer geeigneten Glasurschicht versehene ebene Körper umfassen, derart hitzebehandelt werden, daß sie in einem einzigen Verfahrensschritt gebrannt werden, wobei sich aus dem Gemisch des Ziegelkörpers die Keramik und auf deren Oberfläche eine Glasur bildet.

Die erfindungsgemäße Anlage weist insbesondere eine Anordnung des gemeinhin mit "Tunnelofen" bezeichneten Typs auf, entlang derselben die halbfertigen Erzeugnisse zur weiteren Behandlung fortbewegt werden und die mit geeigneten Wärmequellen derart verbunden ist, daß sich in der durch den Tunnel oder die Bühne des Ofens umgrenzten Umgebung die thermischen Bedingungen einstellen, die für die Entwicklung und Vervollständigung des Brennens des Ziegelkörpers sowie der Oberflächenschicht der Glasur erforderlich sind.

Die Technologie der Herstellung dieser Keramik-Ziegelkörper sowie die Arbeitsweise der Tunnelofen zum Brennen derselben sind bekannt und bedürfen keiner weiteren Erläuterung. Die erfindungsgemäße Anlage ist insbesondere dazu geeignet, den ganzen Prozeß des Brennens des Ziegelkörpers und seiner glasierten oder gesinterten Oberfläche mit Hilfe eines einzigen Durchlaufs durch den tunnelofen und durch vollständiges Aussetzen des Materials der Strahlung und der überhitzten Umgebung innerhalb des Tunnels derart durchzuführen, daß der Wärmeaustausch bei einer ausreichend hohen Geschwindigkeit stattfindet, welche die Durchführung und Vollendung des Verfahrens in extrem kurzer Zeit, beispielsweise in etwa 30 Minuten, ermöglicht. Ferner zeichnet sich die erfindungsgemäße Anlage dadurch aus, daß sie Einrichtungen, technische Lösungen und insbesondere Verbindungen zwischen diesen Einrichtungen und den Lösungen umfaßt, welche einen Durchlauf des Materials während seiner Behandlung mit hoher linearer Geschwindigkeit

bei offensichtlich hoher Ertragsrate von industriellem Ausmaß gestatten. Die erfindungsgemäße Anlage zeichnet sich ferner durch ihre Fähigkeit aus, die Behandlung der entlang des Ofentunnels fortschreitenden Halbfertigerzeugnisse mit strikter Gleichmäßigkeit durchzuführen, so daß die verfügbare Breite vollständig ausgenutzt werden kann.

Die Erzielung dieser wichtigen industriellen Ergebnisse setzt im allgemeinen die folgenden besonderen Bedingungen voraus, die derart koordiniert sind, daß sie einen schnellen, gleichmäßigen und wirkungsvollen Wärmeaustausch zur Folge haben, der zur Gewährleistung einer schnellen Umwandlung des Rohmaterials in das gewünschte Fertigprodukt erforderlich ist.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie aus der in der Anlage beigefügten Zeichnung.

Hierbei zeigen:

Fig. 1a, 1b und 1c schematische Seitenansichten der Hauptteile der erfindungsgemäßen Anlage in verkleinertem Maßstab, wobei diese Teile zur Bildung der vollständigen Anlage bereits in erforderlicher Aufeinanderfolge miteinander verbunden sind;

Fig. 2 eine Teilansicht einer Länge des Anfangs- bzw. Ausgangsteils der Anlage von oben nach Linie II in Fig. 1;

Fig. 3 einen vertikalen Längsschnitt durch das Mittelteil der Anlage mit der Darstellung bestimmter wesentlicher technischer Merkmale, die sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Tunnelofens hin wiederholen;

Fig. 4 einen Querschnitt durch die Anlage nach Linie IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5 eine Teilansicht des in Fig. 3 dargestellten Teils nach Linie V - V in Fig. 3;

Fig. 6 und 7 Schnitt- und Teilansichten von Einzelheiten von bevorzugten technischen Lösungen für die Lagerung (den Support) der beiden Enden der die Halbfertigerzeugnisse während ihrer Behandlung tragenden und fortbe-

wegenden walzenförmigen Rollen;

Fig. 8 und 9 Darstellungen weiterer Einzelheiten dieser Einrichtungen nach Linie VIII - VIII in Fig. 6 bzw.

nach Linie IX- IX in Fig. 1\ Fig. 10 eine Schnitt- und Teilansicht einer von mehreren die Hitzequellen bildenden, mit der Anlage verbundenen

Einrichtungen in verkleinertem Maßstab) Fig. 11 einen Schnitt zur Darstellung einer Einzelheit dieser Einrichtungen in einem größeren Maßstab nach Linie

XI - XI in Fig. 12 und
Fig. 12 einen Schnitt durch die gleiche Einzelheit in der Durchmesserebene nach Linie XII - XII in Fig. 11.

Die vollständige Anlage ist aus den Fig. 1a, 1b, 1c und 2 zu ersehen.

Aus diesen Darstellungen ist zu ersehen, wie eine derartige Anlage hauptsächlich ein System von miteinander verbundenen und aufeinander ausgerichteten Einrichtungen bzw. Geräten aufweist, um gemeinsam mit den nachfolgend noch zu beschreibenden Einrichtungen den gesamten Weg des zu behandelnden Materials von einer Eingangseinheit E bis zu einer Ausgangseinheit U zu definieren. Dieser Weg liegt in einer Horizontalebene, die in den Fig. 1a, 1b und 1c durch die strichpunktierte Linie T angedeutet ist.

Wenn man der Bewegungsrichtung des Materials entlang des Weges T folgt, weist die Anlage eine erste Einrichtung 10 auf, die die Trocknungseinheit oder die Einrichtung zum Aufbringen der Glasur auf die Halbfertigerzeugnisse bildet.

Die letztgenannte Einrichtung ist bekannt und wird daher nicht näher erläutert. Die Eingangseinheit 10 weist zusätzlich zu den die Materialien tragenden und transportierenden Einrichtungen, entsprechend den in bezug auf die anschließenden Teile der Anlage nachfolgend noch beschriebenen Einrichtungen, auch Einrichtungen auf, die zur Gewährleistung des Trocknens der Materialien eine heiße und intensive Gasströmung in zur

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Bewegungsrichtung des Materials entgegengesetzter Richtung herstellen und aufrechterhalten. Diese Einrichtungen umfassen hauptsächlich einen direkt wirkenden Hitzeerzeuger, etwa einen Brenner 12, der mittels eines Systems von Leitungen 14, 16 die Brennstoffe in den festen Teil des/der entlang des Gerätes 10 gebildeten Tunnels oder Bühne einspeist. Diese gasförmigen Brennstoffe, die in einer Wirbelbewegung und ordnungsgemäß durch geeignete Unterteilungen entlang des Tunnels in einer Gegenströmung bewegt werden, werden dann angesaugt und mittels eines Saugsystems 18, 20 abgesaugt. Die Länge Le der Trocknungseinheit 10 beträgt im allgemeinen etwa 10 m und ist angesichts der Transportgeschwindigkeit V auf jeden Fall derart bemessen, daß die von der Trocknungseinheit gelieferten Erzeugnisse jeglichen Feuchtigkeitsgehalt, den sie möglicherweise vorher hatten, verloren haben und bereits eine geeignete Temperatur aufweisen, welche ihren unmittelbaren Transport in die tatsächliche Brenneinheit gestattet, wo sie unmittelbar der Hitzeeinwirkung unter derartigen Bedingungen ausgesetzt werden können, daß die Kurve des Temperaturanstiegs der Materialteile so steil wie möglich ist, ohne jedoch dabei einen Anstieg der Gefahr des Bruches oder von Veränderungen in den Materialien hervorzurufen.

Die tatsächliche Feuerbehandlungseinrichtung, die eine Länge Lt von beispielsweise 30 m und mehr aufweist, ist aus strukturellen Gründen sowie für eine geeignete, wahlweise unterschiedliche Behandlung zwischen den Behandlungseinrichtungen und Bedingungen in mehrere Sektionen 22a, 22b, 22c, 22d und 22e unterteilt. Die zuletzt genannte Sektion entspricht teilweise dem Anfang der zuletzt angeordneten Abkühlungseinrichtung, die das Abkühlen wegen der selbständigen Wärmeabgabe durch die gebrannten Ziegelkörper vervollständigt.

Die Hitzequellen sind über die Behandlungslänge Lt gleichmäßig und in geeigneter Weise verteilt angeordnet. Diese im wesentlichen bekannten Quellen sind von vielen Brennern gebildet,

die in den in Längsrichtung des Ofens verlaufenden Hohlraum einen Strom gasförmigen Brennstoffs hineinführen, welch letzterer zur Gewährleistung der Erzielung der erforderlichen Brenntemperatur in geeigneter Weise (mit Luft) verdünnt ist. Dieser Brennstoffstrom, der durch Einführung der Brennstoffe entlang der (gesamten) Behandlungslänge Lt konstant eingebracht (integriert) wird, strömt daher entlang des Tunnelofens in Pfeilrichtung F, die der Bewegungsrichtung V des Materials entgegengesetzt ist. Der Führungseinheit 22a des tatsächlichen Ofens gegenüberliegend angeordnet sind Einrichtungen zum Ansaugen und Auslassen der heizenden Gasströme. Diese Ein richtungen gemäß eine» wichtigen Merkmal der erfindungsgemHßen Anlage sind derart beschaffen, daß die Gasströmung über den gesamten Querschnitt des Tunnels oder der Bühne gleichmäßig angesaugt wird. Wie erwähnt, sind insbesondere Ansaugsysteme 24 und 26 unterhalb bzw. oberhalb der Fortbewegungsebene T des vorrückenden Materials vorgesehen. Diese Systeme sind mit Hilfe von Sammelleitungen 28 mit einem geeigneten Ansauggerät 30 verbunden.

Entlang der gesamten Länge Lt der Behandlungseinrichtung sind nahe aneinander und mit gleichem Abstand voneinander angeordnete öffnungen 32 für den Zugang zum Tunnel bzw. für eine Inspektion seiner Innenseite vorgesehen. Das Vorhandensein verschiedener Zugangsstellen entlang der Länge Lt ist insbesondere deswegen von großer Bedeutung, weil dadurch die Entfernung eventueller Ziegelbruchstücke möglich ist, die während des Brennens - aus welchem Grunde auch immer - möglicherweise zerbrochen sein könnten oder in die zwischen den verschiedenen Trag- und Transportrollen vorhandenen Spalte eindringen können, wie nachfolgend noch beschrieben wird. Die Hitzequellen sind in ähnlicher Weise über die Behandlungslänge Lt angeordnet. Die mit den Bezugsziffern "5k und 36 gekennzeichneten Hitzequellen sind gleichmäßig und nahe aneinander oberhalb bzw. unterhalb der Ebene T angeordnet, entlang derselben das Material während seiner Behandlung fortbewegt wird. Dieses Ausrüstungsteil ist mit verschiedenen, die Hitzequellen speisenden Einrichtungen

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und Hilfskontrolleinrichtungen zusätzlich zu den verschiedenen Einrichtungen zur Vorwärtsbewegung des Materials vervollständigt, wie nachfolgend beschrieben wird. Beispielsweise sind einige die Verbrennungsluft zu den die Hitzequellen bildenden Brennern transportierende Blaseinrichtungen 38 schematisch dargestellt.

Die zuletzt folgende Einheit 22e der Behandlungsanlage weist vorzugsweise eine Einrichtung 40 für die Verteilung der durch einen Verteiler oder ein Gebläse 42 angelieferten Luft auf, die zur abschließenden thermischen Kontrolle der Behandlungsumgebung automatisch reguliert ist. Der Beginn des Abkühlungsprozesses trifft einen vorher festgesetzten Gradienten in den ersten Stufen desselben. Dieser Abkühlungsprozeß wird in einer oder mehreren Einheiten 44 durchgeführt, die in direkter Folge gegenüber dem tatsächlichen Behandlungsofen angeordnet und mit der Verteilungseinrichtung 46 für die Kühlluft verbunden sind, und zwar in der zur Integrierung des spontanen Wärmeverlustes von den aus dem Behandlungsofen kontinuierlich angelieferten gebrannten Erzeugnissen erforderlichen Menge.

Die Fig. 3, 4 und 5 sind vereinfachte und schematische Ansichten der Struktur der tatsächlichen Behandlungsanordnung, diese Struktur ist im wesentlichen über die gesamte Länge der Anordnung die gleiche. Aus diesen Figuren ist zu ersehen, wie die öffnungen 34 und 36 für die Hitzequellen abwechselnd oberhalb und unterhalb der Ebene T angeordnet sind, entlang welcher die zu brennenden Ziegelkörper bewegt werden. Aus Fig. 4 ist ebenfalls zu ersehen, wie diese öffnungen abwechselnd an der Ober- und Unterseite an den beiden Seiten der Isolierstruktur des Tunnelofens angeordnet sind. In diesen Seiten sind auch andere mit geeigneten Türen versehene Inspektionslöcher 48, beispielsweise zur Kontrolle des gleichmäßigen Laufs der der entgegengesetzten Wand gegenüberliegenden Wärmequellen, vorgesehen.

In den gleichen Wänden des Tunnels sind nahe aneinander

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angeordnete Löcher 50 für die Einführung der Enden von das Material tragenden und vorwärtsbewegenden walzenförmigen Rollen 52 vorgesehen. Diese Rollen sind gemäß Fig. 3 in geeigneter Weise zu Anordnungen 54 zusammengefaßt, um den Betrieb und die Steuerung in begrenzten Gruppen zu erleichtern, und zwar aus den nachfolgend erwähnten Gründen.

Der Ofen weist ferner mit geeignetem Abstand voneinander angeordnete Unterteilungen 56 und 58 auf, die einen Teil des Strömungsquerschnitts der im Gegenstrom durch den Ofen strömenden gasförmigen Strömung F abfangen (intercept). Diese Einrichtungen rufen entlang des Ofens einen Wirbelzustand hervor und erhalten diesen aufrecht, was wesentlich dazu beiträgt, eine strikte Gleichmäßigkeit der Temperatur über den gesamten Abschnitt einer derartigen Gasströmung zu gewährleisten. Auf diese Weise ist die Gleichmäßigkeit der Wärmebehandlung und die Regelmäßigkeit in den Prozessen und Umwandlungen in dem entlang der Behandlungskammer vorwärtsbewegten Material ebenfalls gewährleistet.

Diese Gleichförmigkeit und Gleichmäßigkeit der Behandlung für Jeden einzelnen in den Ofen eingeführten Ziegelkörper sowie die hohe Geschwindigkeit, mit der das gewünschte Phänomen des Brennens und der Umformung des Materials erzielt werden, d. h. die schnelle Vollendung des Brennprozesses, machen es erforderlich, daß der Transport der zu brennenden Ziegelkörper mit maximaler Gleichmäßigkeit und Wirksamkeit stattfindet. Ferner ist erforderlich, daß durch die Ofenwandungen weder ein unzulässiger Wärmeaustausch noch ein Wärmeverlust oder Wärmeaustausch mit der den Ofen umgebenden Atmosphäre stattfindet. Diese vorteilhaften Merkmale der erfindungsgemäßen Anlage sind insbesondere aus den Fig. 6 bis 9 zu ersehen.

Aus den Figuren 6 und 7 ist zu ersehen, wie die Rollen 52 zum Transport des Materials an ihren beiden Enden mit Hilfe außerhalb des Ofens angeordneter Einrichtungen gelagert sind.

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Zu diesem Zweck durchsetzen die Rollen 52 die in den entsprechenden gegenüberliegenden Wandungen des Ofens ausgebildeten Durchlässe oder Löcher 50. Diese Rollen 52 sind auf einfache Weise an der gemäß Fig. 6 links gelegenen Seite des Ofens drehbar gelagert und gemäß Fig. 7 an ihrer rechten Seite in gleicher Weise gelagert und darüber hinaus angetrieben. An ihren beiden Seiten sind diese Rollen mit Hilfe von Teilen gelagert, die mit zur Metallstruktur des Ofens gehörenden Komponenten 68 verbunden sind. Diese Komponenten weisen perforierte Platten 66 auf, die mit Labyrinthdichtungen 70 versehen und den Metallkomponenten 68 mit Hilfe weiterer Dichtungen 72 aus Asbestfasern oder ähnlichen hitzebeständigen Materialien gegenübergestellt sind. Zwischen den Dichtungseinrichtungen und der Ofenwand sich erstreckende rohrförmige Büchsen Ik vervollständigen die Schließung des tatsächlichen Ofens und verhindern ein Austreten der Luft oder der gasförmigen Brennstoffe von außen in das Innere des Ofens und umgekehrt.

An der Seite der einfach rotierenden Lagerung der walzenförmigen Rollen 52 (Fig. 6 und 8) liegen diese Rollen jeweils zwischen zwei benachbarten, sich frei drehenden, an den Platten 66 befestigten Führungsrollen 60 auf. Wenigstens ein Teil dieser FUhrungsrollen 60 ist zur Korrektur verstellbar. Die parallel zueinander angeordneten und in einer Ebene liegenden Rollen bilden gemeinsam die Zuführ- fczw. Transportebene für die Ziegelkörper. An ihrer entgegengesetzten Seite (Fig. 7 und 9) sind die walzenförmigen Rollen 52 in Lagern 62 gelagert, die zwischen zwei fest an der benachbarten Platte 66 angeordneten Vorsprüngen 64 ruhen. Auf diese Weise können die einzelnen walzenförmigen Rollen 52 durch Herausziehen aus der Ofenkammer zu einer schnellen Inspektion und zu einer evtl. Auswechslung sogar während des Betriebs des Ofens direkt und leicht abgezogen werden.

Jede Rolle 52 wird mechanisch betätigt und wird mit gleichbleibender Drehzahl bewegt. Der Antrieb dieser Rollen 52

wird insbesondere in Gruppen von Rollen, wie etwa den Gruppen 22a, 22b, 22c, 22d.... gemäß Fig. 1 mit Hilfe eines geeigneten mechanischen Systems bewerkstelligt. Die Aufteilung der mechanischen Betätigung der Rollen auf Gruppen, welche jeweils eine begrenzte Rollenanzahl umfaßt, gestattet insbesondere, daß die Betätigung wahlweise gesteuert werden kann, beispielsweise mit Hilfe photoelektrischer Sensoren oder anderer geeigneter Einrichtungen zur Erzielung der beispielsweise durch ein elektronisches Steuersystem durchgeführten Steuerung der Rotationsgeschwindigkeiten und daher der Oberflächengeschwindigkeiten der walzenförmigen Rollen jeder Gruppe. Diese Steuerung bzw. Kontrolle stellt sicher, daß zwischen den sich vorwärts bewegenden Ziegelkörpern ein gleichmäßiger Abstand erhalten bleibt und gestattet gegebenenfalls eine Korrektur dieses Abstandes durch eine Beschleunigung oder Verzögerung der Rollenbewegung in den verschiedenen Bereichen des Ofens.

Diese Betätigung in Gruppen ermöglicht es ferner, Hilfsmaßnahmen und ergänzende Aktionen während des Materialtransports gerade in solchen Fällen durchzuführen, wo bestimmte Unregelmäßigkeiten oder Eigentümlichkeiten auftreten sollten. Wenn an einer bestimmten Stelle im Ofen beispielsweise bestimmte Überlappungen oder andere Störungen festgestellt werden, kann das elektronische Steuergerät diese Besonderheiten anzeigen oder sogar direkt auf sie einwirken. Insbesondere können die stromabwärts der Stelle oder des Bereichs, vo die Uhregelmäßigkeit vorkommt, angeordneten Rollengruppen in derart gleichbleibender Bewegung gehalten werden, daß der Vorschub und die Vollendung der Behandlung des Materials solchen Unregelmäßigkeiten nicht unterworfen sind. In dem Bereich, wo die Störungen vorkommen, können die Rollen zur Entfernung von Ziegelfragmenten od. dgl. angehalten werden. Im stromaufwärts gelegenen Bereich kann die elektronische Steuereinrichtung bestimmen, daß der Antrieb der Rollen mit einer schnellen Bewegung in entgegengesetzter Richtung erfolgt, um zu vermeiden, daß die gegenwärtig stromaufwärts angeordneten Ziegelkörper weiter vorwärts bewegt werden und den Störungsbereich erreichen. In der Zwischenzeit

wird Jedoch sichergestellt, daß sich die Rollen nicht in einer bestimmten und konstanten Stellung der Rollen überlappen und in dieser Stellung beharren, was zu einer Deformation der Rollen führen könnte.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der in den Fig. 7 und 9 dargestellten mechanischen Antriebs- bzw. Betätigungseinrichtung ist beispielsweise an den Enden jeder walzenförmigen Rolle 52 mit Hilfe einer Büchse 76 ein Zahnrad 78 angebracht. Unterhalb der zur gleichen Gruppe der benachbarten Rollen gehörenden Zahnräder ist eine Antriebskette 80 angeordnet. Die/der obere Bahn oder Bereich der von einer seitlich angeordneten Leiste 82 transversal gelagerten und geführten Kette wirkt wie eine kontinuierliche Zahnstange, welche alle Räder 78 und die entsprechenden walzenförmigen Rollen 52 bewegt, wie im einzelnen in Fig.9 dargestellt ist. Diese Leiste 82 ist leicht absenkbar, um eine Entfernung der Räder 78 von der oberen Kettenbahn 80 zu erzielen. Diese Entfernung erlaubt ein vollständiges Abziehen der einzelnen Rollen, welche, wie vorstehend beschrieben, axial nur durch Zusammenwirken der entsprechenden Räder 78 mit der oberen Kettenbahn 80 axial festgehalten werden.

Wenn die notwendige Auswechselung oder die die Unregelmäßigkeit anzeigende Operation ausgeführt ist und die Rolle oder Rollen wieder in ihre Gebrauchsstellung gebracht worden sind, versetzt ein Anheben der Leiste 82 die ganze Einrichtung in Gebrauchsstellung, wobei die so in Eingriff stehenden und angetriebenen walzenförmigen Rollen 52 axial stabilisiert sind.

Ein weiteres wichtiges Merkmal der Wirksamkeit und der gleichmäßigen Arbeitsweise des Ofens bei der gewünschten gleichmäßigen Verteilung der Hitzemenge als eine Funktion der Temperaturen der Ströme, d. h. der den Verlauf des Brennprozesses bestimmenden Bedingungen, hängt von der gleichmäßigen Arbeitsweise der verschiedenen Hitzequellen ab, die an beiden Seiten der Brennkammer gleichmäßig und mit gleichem Abstand angeordnet sind.

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Diese Hitzequellen werden von einer gleichen Anzahl von insbesondere mit gasförmigem Brennstoff gespeisten Brennern gebildet. Diese Brenner haben bestimmte entscheidende Anforderungen zu erfüllen. Beispielsweise müssen sie in der Lage sein, aus von gasförmigen Brennstoffen gebildete gasförmige Ströme individuell zu emmitieren, wobei diese Ströme mit Luft in der hierfür erforderlichen exakten Menge gemischt sind, um innerhalb des

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Ofens eine Atmosphäre/für das Brennen erforderlichen genauen Temperatur zu schaffen, welch letztere im allgemeinen im Bereich zwiechen 1050⁰C und 1100°C liegt und im Einzelfall in Abhängigkeit von den besonders verwendeten Zusammensetzungen für die Herstellung der Ziegelkörper einstellbar ist.

Diese Brenner müssen also derart beschaffen sein, daß sie einen graduellen Betrieb des Ofens, d. h. eine graduelle Erhitzung desselben, gestatten, ohne daß dabei die Gefahr einer Unterbrechung der Flamme besteht bei gleichzeitigem gut ausgewogenem Übergang vom anfänglichen Betrieb bei niedriger Temperatur bis zum Endbetrieb bei Betriebstemperatur. Es ist einleuchtend, daß die durch Reaktion zwischen dem Brennstoff und der Verbrennungsluft hervorgerufene Flamme stets eine sehr hohe Temperatur von etwa 14OO°C aufweist. Die Veränderung der Temperatur der in den Ofen eingebrachten gasförmigen Strömung kann ausschließlich durch Einführen verdünnter atmosphärischer Luft bewirkt werden. Um Strömungen mit einer ziemlich niedrigen Temperatur während der anfänglichen Erwärmungsphase des Ofens in diesen einführen zu können, kann es erforderlich sein, daß die Menge der Verdünnungsluft um ein Vielfaches ( bis zu acht- oder zehnmal) höher ist, als die stöchiometrische Luftmenge, die bezüglich der in den Ofen eingebrachten gasförmigen Brennstoffmenge zur Erhaltung der Flamme erforderlich ist.

Die Fig. 10, 11 und 12 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform dieser Brenner, die, zusammen mit dem vorteilhaften Merkmal einer hohen und gleichmäßigen Wirksamkeit bei den verschiedenen Hitzeraten , sich sowohl durch ihren einfachen Aufbau als auch

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durch ihre Eigenschaft, sie auf einfache Weise warten zu können, auszeichnen.

Jeder dieser Brenner ist axial gegenüber einem entsprechenden, mit einem konvergierenden/divergierenden, in der Ofenwand angeordneten Doppelkonus versehenen Durchlaß 84 angeordnet. Der Querschnitt und die Länge des Durchlasses 84 sind derart bemessen, daß gewährleistet ist, daß nach Eintritt der gasförmigen heißen Strömung in die Ofenkammer diese Strömung im wesentlichen homogen ist und eine bevorzugte Wirbelbewegung aufweist.

Jeder Brenner wird von einem Halter (port-stopper) 86 in Gebrauchslage gehalten und weist konzentrische, rohrförmige Körper auf, die Leitungen für die Einführung der Verbrennungsluft und des brennbaren Gases bilden. Die gesamte Anordnung des Brenners und seiner Antriebs-, Steuer- und Einführungsteile ist in Fig. 10 dargestellt. Dieser Brenner umfaßt ein inneres Rohr 88, das außerhalb des Halters 86 in dem Hohlraum 90 eines "T"-Verbindungsteils endet, in dem die über ein Register und ein An-/Ausventil 92 geleitete, Verbrennungsluft führende Leitung endet, welch letztere an eine mehrere Brenner speisende Hauptleitung 94 angeschlossen ist. Innerhalb des Rohres 88 und koaxial zu diesem ist ein zweites kleineres Rohr 96 zur Einleitung des brennbaren Gases vorgesehen. Dieses kleinere Rohr 96 durchquert die horizontale Länge des »T"-Verbindungsteils vollständig und steht bei Bezugsziffer 98 mit einer Leitung in Verbindung, die einen Sperrhahn oder ein An-/Ausventil 100 umfaßt, welch letzterer/letzteres den Treibstoff aus einer Haupttreibstoffleitung 102 abzweigt.

Wie aus Fig. 12 zu ersehen ist, weist das äußere Ende des inneren Rohres 96 eine kalibrierte Düse 98 auf, so daß die Strömungsmenge des brennbaren Gases in Abhängigkeit vom in der Hauptleitung 102 wirkenden Druck bestimmbar ist. Wie in den Fig. 11 und 12 detailliert dargestellt ist, ist der Auslaß oder das innere Ende 96a des inneren Rohres 96 von einer kurzen

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rohrförmigen Büchse 106 umgeben, welche zusammen mit dem Ende 96a einen ersten inneren zylindrischen Luftraum (Luftspalt) 104 und zusammen mit dem äußeren Rohr 88 einen zweiten inneren Luftraum (Luftspalt) 108 bildet. Das Vorderende der Büchse 106 ist gegenüber dem Ende des äußeren Rohres 88 beträchtlich zurückgezogen. Das vordere Ende des inneren Teils 96a, d. h. des das brennbare Gas zuführenden und auslassenden Rohres, ist ebenfalls bezüglich des vorderen Endes der Büchse 106 zurückgezogen. Diese Büchse 106 wird in der gewünschten Lage von einer Membran 110 gehaltert, die den ringförmigen Raum zwischen dem äußeren Rohr 88 und dem inneren Rohr 96 abschneidet (intercepts). Wie insbesondere aus Fig. 11 zu ersehen ist, weist die Membran 110 mehrere mit relativ kleinem Querschnitt versehene Durchlässe 112 auf, welche den von der Verbrennungsluft erreichten Raum innerhalb des äußeren Rohres 88 mit dem inneren Luftspalt 104 in Verbindung bringen. Eine weitere Anzahl von Durchlässen, welche einen größeren Querschnitt aufweisen und beispielsweise mit Durchbrechungen 114 versehen sind, bringen den Raum innerhalb des Rohres 88 mit dem äußeren Luftspalt 108 in Verbindung.

Es sei nunmehr angenommen, daß der Ofen in Gang gesetzt und stufenweise auf volle Leistung gebracht wird. In diesem Fall werden die Brenner mit einer kleinen Menge aus brennbarem Gas angefahren, die dazu ausreicht, eine kleine Flamme (Stichflamme) oder "Pfeilspitze" Dr (Fig. 12) am Ende des Rohres 96 zu bilden. Diese kleine Flamme wird gespeist von dem in ihrer Mitte durch das Rohr 96 emmitierten brennbaren Gas und von der durch die Durchlässe 112 über den Luftspalt 104 eingeleiteten Luft. Die durch den Luftspalt 108 gelangende Luft tritt in die kleine Flamme Dr ein, ohne sie dabei zu beeinträchtigen, insbesondere ohne sie auszulöschen, und verdünnt größtenteils die Strömung der gegenüber der kleinen Flamme Dr vorhandenen Brennstoffe. Auf diese Weise werden in den Ofen Gasströme mit niedriger Temperatur in der für einen schrittweisen Temperaturanstieg im ganzen Ofen erforderlichen Menge eingeführt. Mit fortschreitender Erhöhung der Durchflußmenge des gasförmigen Brennstoffs

durch das innere Rohr 96 dehnt sich die kleine Flamme zunehmend aus, bis sie die Dimensionen einer mit voller Leistung brennenden Flamme Dp erreicht.

Während des Verlaufs ihrer zunehmenden Ausdehnung unterbricht diese Flamme Dr wiederum schrittweise die äußere ringförmige Strömung der Verbrennungsluft, die aus dem äußeren Luftspalt 108 herauskommt. Dieser äußere Luftstrom wird daher zunehmend von einer einfachen Strömung verdünnter Luft in einen sekundären Luftstrom umgewandelt, der an der Verbrennung teilnimmt und sie vervollständigt. Da die Temperatur der in die Ofenkammer einzuführenden gesamten Gasströmung kleiner sein muß als diejenige, welche sich infolge der Verbrennung in der "Pfeilspitze" der kleinen Flamme entwickelt, sind im allgemeinen diese Durchlässe und Zuführungen von Luft und Gas derart bemessen, daß ständig ein Übermaß an Luft gegenüber der Primär- und Sekundärluft besteht, welche für eine vollständige Verbrennung erforderlich ist, so daß eine derartige Wirkung eine Verdünnungsluft bildet, welche die Endtemperatur der Gasströmung regelt.

Es hat sich erwiesen, daß eine einfache Struktur, die der in den Fig. 11 und 12 dargestellten Struktur ähnlich ist, die umfassenste Variationsmöglichkeit hinsichtlich der Menge und der Temperatur der gesamten Strömung gewährleistet, ohne daß sich das Risiko des Ausblasens oder der Ungleichmäßigkeit der Flamme erhöht, indem man das LuftverdUnnungsverhältnis von beispielsweise 2000 % gegenüber der zur Bildung der verminderten Flamme Dr verwendeten Verbrennungsluft bis zu Werten verändert, die nahe den für die Verbrennung erforderlichen stochiometrischen Werten liegen. Darüber hinaus kann dieser graduelle Übergang von einer sehr reduzierten Menge zu der bei voller Brennerleistung erforderlichen Menge graduell vor sich gehen. Da dieser Übergang von der Strömungsmenge des gasförmigen Brennstoffs abhängt, kann er mit maximaler

Gleichförmigkeit in allen Ofenbrennern durch fortschreitende Erhöhung des auf den gasförmigen Brennstoff wirkenden Druckes in den Hauptleitungen 102 bewerkstelligt werden. Dies gestattet es, daß der Start und das Anfahren des Ofens auf volle Leistung mit vollkommener Gleichmäßigkeit im gesamten Ofen bewirkt werden kann.

Der erfindungsgemäße Ofen sowie die vorstehend beschriebenen Zubehörteile der Anlage sind selbstverständlich nur an Hand einer AusfUhrungsform dargestellt, wasj/ίη keiner Weise eine Beschränkung des Erfindungsgedankens darstellen soll. Es sind daher zahlreiche konstruktive Variationen und Abwandlungen denkbar, ohne daß hierdurch der Rahmen der Erfindung verlassen würde.

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Claims (14)

Patentansprüche

1.j Automatisch betätigte Anlage zum Trocknen und zum schnellen Einphasen-Brennen von keramischen Ziegelkörpern, wobei die gepreßten und an ihrer Oberseite mit einer Glasurschicht überzogenen Ziegelkörper auf einer zu einer aufeinanderfolgenden Reihe von Rollen tangential verlaufenden horizontalen Ebene kontinuierlich vorwärts bewegt und die zu behandelnden Ziegelkörper direkt eingeführt werden, gekennzeichnet durch eine Reihe folgender entlang dieser Ebene unmittelbar aufeinanderfolgende Einrichtungen:

tunnelartige Vorrichtungen mit einer ersten Trocknungsstation (10), die geeignete Einrichtungen zur Ausbildung einer die Ziegelkörper trocknenden erhitzten Gasströmung aufweist, eine Hauptstation zum Brennen (zur Befeuerung) mit einer oder vorzugsweise mehreren aufeinanderfolgenden Sektion(en), einen Tunnelofen mit einer Vielzahl von über die Länge des Doppeltunnels verteilten Hitzequellen (12), die jeweils in den Tunnel eine überhitzte Gasströmung einleiten können, deren Temperatur etwasiiöher als die Brenntemperatur der Ziegelkörper ist,

ein am Einlaß des Tunnels angeordnetes Ansaug- und Auslaßsystem (suction and exhaust system) (24,26) für alle von den Hitzequellen emmitierten Gasströmungen und schließlich eine letzte Station (44,46) zur Steuerung des Wärmeverlustes aus den aus dem Tunnelofen kommenden gebrannten Ziegelkörpern, wobei sich der Rollensatz (54) von der vorausgehenden Station bis zur nachfolgenden Station (trailing device) (22e) erstreckt, und jede der Doppelreihe zugeordnete Rolle zur Gewährleistung der Zuführung der Ziegelkörper mit einer Umfangsgeschwindigkeit von wenigstens 1,5 m/min.mechanisch angetrieben ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansaug- und Auslaßsystem Einrichtungen zur gleichmäßigen Rückführung der ganzen Gasströmung aus den Positionen oberhalb und unterhalb der Transportebene der Ziegelkörper aufweisen, und im wesentlichen auf die gesamte Nutzbreite des Tunnels bezogen sind.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hitzequellen abwechselnd an beiden Seiten des Tunnels oberhalb und unterhalb der Transportebene der Ziegelkörper

(34,36) verteilt angeordnet sind und Brenner/aufweisen, die auf in den Wänden des Ofens vorgesehene, sich axial erstreckende und variable Querschnitte aufweisende Durchlässe ausgerichtet sind derart, daß die die entsprechenden Verbrennungsstoffe enthaltenden Gasströme die Ofenumgebung mit einer gleichmäßigen Temperatur erreichen, die der Temperatur entspricht, die etwas höher ist als die Brenntemperatur der Ziegelkörper.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner ein System zur Einführung des gasförmigen Brennstoffs, ein System zur Einbringung der Verbrennungsluft und Einrichtungen zur Verteilung der Luft in dem von der Flamme eingenommenen Bereich aufweisen, so daß ein Teil der Luft direkt in die Nähe des Bereiches gelangt, um den für die Ausbildung und Erhaltung einer auf verminderter Größe gehaltenen kleinen Flamme erforderlichen Verbrennungssauerstoff zu liefern, während ein anderer größerer Teil der Luft an der Flamme^ ohne sie zu beeinflussen, vorbeistreicht und sich mit den Verbrennungsgasbestandteilen vermischt, um die Gasströmung um einen erforderlichen Betrag zu verdünnen und damit die Temperatur innerhalb der erforderlichen Grenzen abzusenken, um die Erwärmung des Ofens und hierauf mit dem Anwachsen der Brennstoffströmungsmenge und damit des von der kleinen Flamme eingenommenen Raumes die Zulieferung von Sekundärluft zu beginnen, um die Verbrennung abzuschließen, wobei gleichzeitig die Luftverdünnung proportional vermindert und die Temperatur der in den Tunnel eingeleiteten Gasströmung erhöht wird.

5. Anlage nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Einführungssystem (34,36) zwei koaxiale Rohre (88,96) aufweist, wobei das innere Rohr (96) mit einer den gasförmigen Brennstoff liefernden Quelle (102) verbunden ist und der zwischen

η 9 8 a γ· /1 η 3 π

2Β297Λ0

den beiden Rohren gebildete Luftspalt (104) mit einer die Luft liefernden Quelle (94) verbunden ist, und daß die Verteilungseinrichtungen eine rohrförmige Büchse (106) aufweisen, die das stromabwärts gelegene Ende des inneren Rohres (96) umgibt und über dieses hinausgeht und den Luftspalt in zwei koaxiale Luftspalte (104,108) unterteilt, wobei beide Luftspalte (104,108) mit der Luftzufuhr (94) in Verbindung stehen, um die primäre Verbrennungsluft in den Bereich, wo die kleine Flamme (Dr) anfänglich ausgebildet ist, einzubringen bzw. eine Schicht außerhalb der kleinen Flamme zu bilden, um sowohl eine Verdünnung zu erzielen als auch die sekundäre Verbrennungsluft zu liefern, wenn der Brenner auf niedriger bzw. auf hoher Brennstufe (Dp) gefahren wird.

6. Anlage nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede einzelne Stütz- und Transportrolle (52) sich mit ihren beiden Enden von den hitzeisolierten Seitenwänden des Ofens aus nach außen erstreckt, in sich drehenden Elementen (60,62) außerhalb der Wände gelagert ist und mit außerhalb der Lagerelemente (60,62) angeordneten Antriebsorganen (76,78,80) verbunden ist.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede einzelne Rolle (52) durch eine Abzieh- bzw. axiale Einführbewegung durch die Tunnelwandungen vollständig abnehmbar bzw. einführbar ist, wobei vorher die die Rolle (52) mit den Antriebsorganen (76,78,80) verbindenden drehbaren Einrichtungen zu entfernen sind.

8. Anlage nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsorgane (76,78,80) eine mit dem unteren Bogen mehrerer jeweils an einer gleichen Anzahl von Rollen (52) befestigter Zahnräder (78) in Eingriff stehende tangentiale horizontale Bahn (branch) aufweisen, wobei die Bahn der Kette (80) unterstützt und seitlich geführt wird von einem absenkbaren Support (82), um die Abnahme der Kette/von den Zahnrädern (78) und daraufhin die axiale Abnahme der Rollen (52) zu ihrer Entfernung zu ermöglichen.

η 9 R η γ, /1

9. Anlage nach zumindest einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebssystem (76,78,80) für die Rollen (52) in eine Vielzahl von Antriebseinrichtungen unterteilt ist, deren jede eine begrenzte Anzahl benachbarter Rollen (52) umfaßt, und daß jede einzelne Antriebseinheit individuell Betätigungseinrichtungen ausgesetzt ist, welche wiederum individuell durch Einrichtungen angetrieben sind, um die gleichmäßige Zufuhr der zu brennenden Werkstücke in den entsprechenden Bereichen ader Durchläufen auf ihrem Transportweg zu kontrollieren, entsprechend der limitierten Anzahl von mit den Einheiten verbundenen Rollen.

10. Anlage nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen individuell durch in den wärmeisolierten Wandungen des Tunnels vorgesehene Löcher (50) hindurch montiert sind, und daß zwischen den Löchern (50) und den Rollen (52) hitzebeständige Abdichtungen (72) vorgesehen sind, um ein Durchströmen von Luft oder anderen Gasen aus dem Ofeninneren heraus in die Umgebung des Ofens oder umgekehrt zu verhindern oder zumindest zu reduzieren.

11. Anlage nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in Längsrichtung des Tunnels eine Vielzahl von Unterteilungen (22a,22b,22c,22d,22e) vorgesehen ist, um das transversale Teil des Tunnels oberhalb und unterhalb der Transferebene (T) der Werkstücke teilweise zu unterbrechen.

12. Anlage nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 11, insbesondere zum schnellen Einphasen-Brennen von entlang der Anlage mit linearer Geschwindigkeit von etwa wenigstens 1,5 m/min, geführten Ziegelkörpern, gekennzeichnet durch ein Gerät oder einen Ofen zum tatsächlichen Brennen mit einer Längserstreckung von etwa wenigstens 30 m.

13. Anlage nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine erste Trockenstation (10) mit einer Längserstreckung von etwa 10 m.

14. Anlage nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schritt der abschließenden AbI Tunnelofens thermisch und automatisch reguliert ist.

509886/ 1 ΠΊ9 Hip j

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