DE3783383T2

DE3783383T2 - Verfahren zur kuehlung von gebrannten produkten in einem ofen.

Info

Publication number: DE3783383T2
Application number: DE8787302015T
Authority: DE
Inventors: Tomonari Terashima
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1986-03-22
Filing date: 1987-03-10
Publication date: 1993-07-01
Anticipated expiration: 2007-03-11
Also published as: US4834646A; EP0239279A2; DE3783383D1; JPS62223594A; EP0239279B1; JPH0124994B2; EP0239279A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen von heißgebrannten Produkten in einem Ofen, das es ermöglicht, gebrannte Produkte, wie z. B. Ziegel od. dgl., in einem Ofen, wie z. B. einem Tunnelofen, in kurzer Zeit zu kühlen.
Beispielsweise wird das Kühlen von gebrannten Produkten in einem Tunnelofen zum Brennen von Ziegeln üblicherweise bewirkt, indem ein gasförmiges Kühlmedium aus Kühldüsen, die auf der Seite usw. einer Kühlzone angeordnet sind, gleichmäßig gegen heißgebrannte Produkte auf Wagen geblasen wird, und wenn zur Beschleunigung der Abkühlung eine rasche Abkühlung oder Abschreckung bewirkt wird, dann werden nur auf hohen Temperaturen befindliche Fläche der gebrannten Produkte rasch abgeschreckt, was einen steilen Temperaturgradient zwischen dem mittleren Bereich und den Oberflächen der gebrannten Produkte bewirkt und zu einem Bruch (engl. "dunting" genannt) infolge von Wärmespannungen führen kann. Die Abkühlgeschwindigkeit hat daher eine Grenze und herkömmliche Tunnelöfen mußten demzufolge mit einer an eine Brennzone angeschlossenen verhältnismäßig langen Kühlzone versehen sein, was bedeutet, daß deren Länge 40-50% der Gesamtlänge des Ofens beträgt, so daß ein Aufheizplan erforderlich war, damit sich die Wagen durch den Ofen mit einer Gesamtlänge von bis zu 50-100 m langsam hindurchbewegen, was bis zu 20 Stunden dauerte.
In der DE-A-28 43 508 ist ein System zum Kühlen eines durch die Kühlzone eines Tunnelofens hindurchbewegten Produktes offenbart, bei dem Kaltluft intermittierend in scharfen Strahlen aufeinanderfolgend von mindestens zwei Seiten auf das gebrannte Produkt geblasen wird, während dieses durch die Kühlzone bewegt wird.
Mit der vorliegenden Erfindung sollen die bei den herkömmlichen Kühlverfahren auftretenden vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten vermieden oder verringert werden, und der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Kühlen von heißgebrannten Produkten in einem Tunnelofen zu schaffen, mit dem die gebrannten Produkte schneller als mit herkömmlichen Verfahren abgekühlt werden können, ohne daß Brüche auftreten. Die vorliegende Erfindung ist im Anspruch 1 angegeben.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch das Wiederholen eines Kühlschrittes zum Abkühlen eines gebrannten Produktes, indem das gebrannte Produkt in dem Tunnelofen mit einem gasförmigen Kühlmedium angeblasen wird, abwechselnd mit einem nicht-kühlenden oder schwach kühlenden Schritt, um einen Temperaturgradient in den gebrannten Produkten abzuschwächen oder zu mindern durch Beenden oder Verringern des Einblasens des gasförmigen Kühlmediums.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Feststellung der Erfinder, daß, wenn der Temperaturgradient zwischen den Oberflächen und dem Inneren der gebrannten Produkte gemindert oder abgeschwächt wird durch Einfügen eines nicht-kühlenden Schrittes nach dem Kühlschritt, um das Einblasen eines gasförmigen Kühlmediums für eine Weile zu beenden oder zu verringern, eine thermische Absplitterung, d. h., ein Bruch infolge von Wärmespannungen selbst bei dem nachfolgenden drastischeren Kühlschritt niemals auftritt.
Einige Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen horizontalen Längsschnitt durch einen Tunnelofen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2 einen vertikalen Längsschnitt des in Fig. 1 gezeigten Ofens, und
Fig. 3 ein Diagramm, das die im Inneren eines gebrannten Produktes bei einem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung auftretenden Temperaturgradienten veranschaulicht.
In den Fig. 1 und 2, die einen horizontalen bzw. vertikalen Längsschnitt einer Kühlzone eines Ofens l, beispielsweise eines Tunnelofens, zeigen, bewegen sich mit gebrannten Produkten 10 beladene Wagen 11, die aus einer (nicht gezeigten) Brennzone kommen, durch die Kühlzone nach rechts. In der von den Wänden 2 des Ofens begrenzten Kühlzone sind abwechselnd Kühlabschnitte 3 mit großer Breite und nicht-kühlende Abschnitte 4 mit geringer Breite vorgesehen, wie in Fig. 1 gezeigt, und die Kühlabschnitte 3 sind mit einer Vielzahl von Kühldüsen 5 versehen. Bei dieser Ausführungsform befinden sich unter den Kühldüsen 5 stark kühlende Düsen 5a mit einem Ausstoß von 1-2 m³/min./Düse eines gasförmigen Kühlmediums, beispielsweise Kühlluft, während diesen zugekehrte schwach kühlende Düsen 5b einen Durchsatz von nicht mehr als 0,5 m³/min./Düse des gasförmigen Kühlmediums haben, und diese beiden Arten von Düsen sind miteinander abwechselnd an beiden Wänden angeordnet. Alle Düsen 5 auf beiden Wänden können stark kühlende Düse 5a sein, oder es kann eine abwechselnde Anordnung gewählt werden, so daß nur Düsen auf einer Seite im ersten Kühlabschnitt 3 und auf der anderen Seite im zweiten Kühlabschnitt 3 stark kühlende Düsen 5a sind usw. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist es ferner vorteilhaft, eine gleichförmige Abkühlung zu gewährleisten, indem die Atmosphäre in den Kühlabschnitten 3 mit Deckengebläsen 7 umgewälzt wird, die von Motoren 6 angetrieben werden.
Nach dem Brennen in einer Brennzone gelangen die auf Wagen 11 angeordneten heißgebrannten Produkte 10, wie z. B. Ziegel, in die in den Fig. 1 und 2 gezeigte anschließende Kühlzone und zunächst in den Kühlabschnitt 3, wo sie mit einem aus Kühldüsen 5 austretenden gasförmigen Kühlmedium, wie z. B. Luft od. dgl., abgekühlt werden. Bei diesem Kühlschritt wird ein Temperaturgradient zwischen den Oberflächen und dem Inneren des gebrannten Produktes 10 erzeugt, wie er mit durchgezogenen Linien T&sub1;T&sub2; in Fig. 3 gezeigt ist. Sodann bewegen sich die gebrannten Produkte 10 in den nicht-kühlenden Abschnitt 4, und sie werden einem nicht-kühlenden Schritt unterzogen. Bei diesem nicht-kühlenden Schritt findet keine oder nur eine geringe Abkühlung statt, so daß im Inneren der gebrannten Produkte 10 Wärme von der Mitte zu den Oberflächen fließt, wodurch der Temperaturgradient zwischen den Oberflächen und dem Inneren vermindert oder abgeschwächt wird, wie dies mit unterbrochenen Linien T&sub3;T&sub4; in Fig. 3 gezeigt ist. Sodann wird die Kühlung wieder in dem nachfolgenden Kühlabschnitt 3 bewirkt, um im Inneren der gebrannten Produkte 10 einen Temperaturgradient zu erzeugen, wie er mit durchgezogenen Linien T&sub5;T&sub6; gezeigt ist. Die Kühlung wird im folgenden weiter fortgesetzt durch Wiederholen eines solchen Kühlschrittes abwechselnd mit einem nicht-kühlenden Schritt.
Da die Abkühlung gemäß der vorliegenden Erfindung durch schrittweises Abschwächen des Temperaturgradienten zwischen den Oberflächen und der Innenseite der gebrannten Produkte in nicht-kühlenden Schritten durchgeführt wird, wird eine starke Abkühlung oder Abschreckung durchführbar, die bei herkömmlichen kontinuierlichen Kühlverfahren wegen der Wärmespannungsrisse (engl. "dunting") als unmöglich angesehen wurde. Weiterhin hat es bisher beispielsweise ungefähr 5 Stunden gedauert, um die mit 1200ºC aus der Brennzone austretenden gebrannten Produkte auf 600ºC abzukühlen, wogegen die Abkühlung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in 2-3 Stunden abgeschlossen werden kann. Demzufolge kann die Gesamtlänge eines Ofens, beispielsweise eines Tunnelofens, um nicht weniger als 5-10 m verkürzt werden, und die Produktionsleistung des Ofens kann um gefähr 10% gesteigert werden.
Außerdem werden bei der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform Kühlabschnitte 3 mit großer Breite und nicht-kühlende Abschnitte 4 mit geringer Breite zwischen den Wänden 2 des Ofens gebildet und begrenzt, so daß die gebrannten Produkte 10 abwechselnd dem Kühlschritt und dem nicht-kühlenden Schritt unterworfen werden können. Eine solche Breitenänderung der Kühlzone ist aber nicht immer erforderlich, sondern mit Kühldüsen 5 versehe Kühlabschnitte 3 und nicht-kühlende Abschnitte 4 ohne Kühldüsen 5, die beide die gleiche Breite haben, können abwechselnd in einer Kühlzone mit einheitlicher Breite ausgebildet sein. Wahlweise können Kühldüsen 5 entlang der gesamten Länge der Kühlzone angeordnet sein, von denen ein Teil so ausgebildet sein kann, daß das Ausblasen eines gasförmigen Mediums gestoppt oder verringert wird, um nicht-kühlende Abschnitte 4 zu bilden. Wenn jedoch sowohl stark kühlende Düsen 5a als auch schwach kühlende Düsen 5b in den Kühlabschnitten 3 angeordnet sind, wie bei der gezeigten Ausführungsform, so daß in Bezug auf die Bewegungsrichtung der gebrannten Produkte starkes gasförmiges Kühlmedium abwechselnd von links und von rechts auf die gebrannten Produkte 10 geblasen wird, dann ist es überaus vorteilhaft, alle Oberflächen der gebrannten Produkte 10 gleichförmig zu kühlen.
Wenn im Falle eines periodisch arbeitenden Ofens, bei dem sich die gebrannten Produkte 10 nicht bewegen, ein Gebläse für ein gasförmiges Medium verwendet wird, bei dem die ausgeblasene Menge des gasförmigen Mediums periodisch veränderbar ist, dann kann der Kühlschritt selbstverständlich alternativ mit dem nicht-kühlenden Schritt wiederholt werden, ähnlich wie im Fall der vorstehenden Ausführungsform.
Wie aus der vorstehenden Erläuterung hervorgeht, wird eine rasche Abkühlung von gebrannten Produkten in einer Kühldauer erzielt, die ungefähr halb so lang ist, wie sie bei herkömmlichen Verfahren erforderlich ist, ohne daß die Gefahr einer Rißbildung infolge thermischer Spannungen besteht, indem zwei Schritte abwechselnd derart wiederholt werden, daß nach dem Kühlen der gebrannten Produkte in einem Kühlschritt der zwischen den Oberflächen und dem Inneren der gebrannten Produkte gebildete Temperaturgradient in dem nachfolgenden nicht-kühlenden Schritt abgeschwächt wird, woraufhin die gebrannten Produkte wieder in den Kühlschritt bewegt werden, der folgt. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Tunnelofen zum Brennen von beispielsweise Dachziegeln demzufolge verkürzt werden, und seine Produktivität kann um 10% oder mehr gesteigert werden. Demgemäß trägt die vorliegende Erfindung als Verfahren zum Kühlen gebrannter Produkte in einem Ofen, das die Schwierigkeiten herkömmlicher Verfahren überwinden kann, zur industriellen Entwicklung erheblich bei.

Claims

1. Verfahren zum Kühlen von gebrannten Produkten in einer Kühlzone eines Ofens (1), umfassend das Wiederholen eines Kühlschrittes, bei dem ein gebranntes Produkt (10) gekühlt wird, indem das gebrannte Produkt (10) in dem Ofen (1) mit einem gasförmigen Kühlmedium angeblasen wird abwechselnd mit einem nicht-kühlenden oder schwach kühlenden Schritt, bei dem der Temperaturgradient in dem gebrannten Produkt (10) abgeschwächt wird durch Beenden oder Verringern des Anblasens des Produktes (10) mit dem gasförmigen Kühlmedium, wobei der Ofen (1) ein Tunnelofen ist und der Kühlzone eine Brennzone in dem Tunnelofen (1) zugeordnet ist, wobei die kühlenden und die nichtkühlenden oder schwach kühlenden Schritte an in Längsrichtung getrennten Kühlabschnitten (3) und nicht-kühlenden oder schwach kühlenden Abschnitten (4) der Kühlzone durchgeführt werden, wobei das gasförmige Kühlmedium von mehreren Düsen in jedem Kühlabschnitt (3) der Kühlzone auf mindestens einer Seite dieser Kühlzone eingeblasen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die besagten Düsen (5) stark kühlende Düsen (5a), von denen jede 1-2 m³ /min gasförmiges Kühlmedium einbläst, und schwach kühlende Düsen (5b) umfassen, von denen jede 0,5 m³ /min. gasförmiges Kühlmedium einbläst.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die stark kühlenden Düsen (5a) und die schwach kühlenden Düsen (5b) auf der besagten mindestens einen Seite der Kühlzone abwechselnd angeordnet sind.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Düsen (5a, 5b) auf zwei gegenüberliegenden Seiten der Kühlzone angeordnet sind, wobei die stark kühlenden Düsen (5a) auf einer Seite der Kühlzone den schwach kühlenden Düsen (5b) auf der anderen Seite der Kühlzone gegenüberliegen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei in jedem Kühlabschnitt (3) stark kühlende Düsen (5a) nur auf einer Seite des Kühlabschnitts (3) angeordnet sind, wobei die stark kühlenden Düsen (5a) eines bestimmten Kühlabschnitts (3) auf der gegenüberliegenden Seite der Kühlzone der stark kühlenden Düsen (5a) in einem benachbarten Kühlabschnitt (3) angeordnet sind, wodurch das gasförmige Kühlmedium bezogen auf die Bewegungsrichtung des gebrannten Produktes (10) durch die Kühlzone in aufeinanderfolgenden Kühlabschnitten (3) abwechselnd von links und rechts eingeblasen wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die nicht-kühlenden oder schwach kühlenden Abschnitte (4) schmäler sind als die Kühlabschnitte (3).

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in den Kühlabschnitten (3) Gebläse (7) angeordnet sind, um die Atmosphäre darin umzuwälzen.