Die Erfindung betrifft periodisch betriebene Herdwagenöfen, bei denen das Einsatzgut nach der Wärmebehandlung auf Umgebungstemperatur gebracht werden muß. Insbesondere betrifft die Erfindung Glattbrandöfen der feinkeramischen Industrie mit Prozeßtemperaturen von etwa 1400°C.

Bei periodisch betriebenen Herdwagenöfen für den Prozellanglattbrand wird das Einsatzgut auf Prozeßtemperatur erhitzt und danach auf angenähert Umgebungstemperatur abgekühlt. Die erforderliche Kühlluft wird durch die Brenner in den Ofenraum eingeblasen und über das Abgassystem abgeführt (Scholz, G.: Senkung des Energiebedarfs durch den Einsatz von Schnellbrand-Herdwagenöfen. Energieanwendung 30 (1981) 6, S. 220-221).

Die Kühlgeschwindigkeit ist von der Leistung des Verbrennungsluftgebläses und des Transportsystems und von dem Wärmeaufnahmevermögen der Luft begrenzt. Überdimensionierte Verbrennungsluftgebläse müsssen eingesetzt werden. Die vom keramischen Scherben her möglichen hohen Abkühlgeschwindigkeiten im oberen Temperaturbereich können zur Erzielung einer kurzen Abkühlphase nicht genutzt werden. Qualitätsprobleme hinsichtlich Weißgehalt und Blasenbildung treten auf.

In der Patentliteratur wird eine Einrichtung zum Sprühabschrecken im Muffelofen (DD 2 19 268) beschrieben. Dabei werden Rohre mit Düsen zum allseitigen Abschrecken der Formkörper in die Muffel eingefahren und gleichzeitig Abzugsöffnungen freigegeben. Dieses für Kupfer und Aluminium und deren Legierungen angewandte Verfahren genügt den Anforderungen für den Porzellanglattbrand hinsichtlich gleichmäßiger Temperaturverteilung nicht.

Für kontinuierlich betriebene Tunnelöfen wurde von Leisenberg, M. (DE 22 54 551) die Absenkung der Temperatur mittels Wassereinspritzung vorgeschlagen, wobei das in die Kühlzone gelangende Brenngut einer Sturzkühlung unterzogen wird. Dieses Verfahren ist für kontinuierlich betriebene Anlagen geeignet, da unter den fest installierten Düsen der glühende Besatz bewegt wird und somit örtliche Unterkühlungen und extreme Temperaturgradienten im Besatz verhindert werden. Für periodisch betriebene Öfen, bei denen der Besatz sich während des gesamten Brennzyklusses in Ruhe befindet, ist dieses Verfahren wegen der Gefahr der örtlichen Unterkühlung und der damit verbundenen erheblichen Temperaturdifferenzen im Besatz ungeeignet.

Das Ziel der Erfindung ist die Verbesserung der Ökonomie von periodisch betriebenen Wärmebehandlungsöfen, insbesondere von Herdwagenöfen für den Porzellanbrand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei periodisch betriebenen Wärmebehandlungsöfen, insbesondere bei Herdwagenöfen für den Prozellanglattbrand, durch Sturzkühlung mit Wasser die Kühldauer und damit den Brennzyklus wesentlich zu verkürzen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem Strahlungsbrenner mit radialer Flachflamme mit konzentrisch angeordneten Luft- und Brenngaszuführungsrohren, einem Drallkörper und einem sich kelchartig erweiternden Brennerstein zentral in der Längsachse des Brenners ein Wasserzuführungsrohr angeordnet ist und sich in oder in Strömungsrichtung unmittelbar nach dem Drallkörper am Ende des Wasserzuführungsrohres eine Wassersprühdüse befindet. Durch die erfindungsgemäße Kombination von Strahlungsbrenner und Wassereindüsung und den damit geschaffenen "Sturzkühlbrenner" wird beim Einsatz in periodisch betriebenen Wärmebehandlungsöfen in der Kühlphase im oberen Temperaturbereich Wasser so in den Luftstrom der Brenner eingedüst, daß dieses von der Luft aufgenommen und über die Luftverdrallung radial weitflächig mit der Luft parallel zur Wand weggeschleudert und feinverteilt mit der Kühlluft weiträumig in den Besatz eingesaugt wird. An der intensiven Sturzkühlung hat insbesondere der mit der Wasserverdampfung verbundene hohe Wärmeentzug aus dem Besatz Anteil, ohne daß örtliche Unterkühlungen und größere Temperaturdifferenzen im Besatz während der Kühlphase auftreten. Der Wasserbedarf ist dabei so gering, daß Kondensationserscheinungen im Abgassystem nicht eintreten können.

Eine Leistungssteigerung der Anlage wird dadurch ermöglicht. Außerdem wird eine sichere Beherrschung der Kühlkurve im oberen Temperaturbereich bei normal dimensionierten Gebläsen möglich. Eine Verminderung des Elektroenergiebedarfes für die Antriebsleistung wird erreicht (für die Wassereindüsung ist der Netzdruck ausreichend). Das extrem schnelle Durchfahren des Höchsttemperaturbereiches in der Kühlphase von 1400 auf z. B. 1100°C wirkt sich hinsichtlich Weißgehalt und Blasenbildung ausgesprochen positiv auf die Qualität des gebrannten Porzellans aus.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. Dafür zeigt

Fig. 1 Schnitt durch einen Strahlungsbrenner mit radialer Flachflamme als Sturzkühlbrenner,

Fig. 2 Drallkörper (Draufsicht),

Fig. 3 Schnitt AA des Drallkörpers nach Fig. 2.

Das Brenngaszuführungsrohr 1 und das Verbrennungsluftzuführungsrohr 2 eines Strahlungsbrenners mit radialer Flachflamme sind konzentrisch angeordnet. Im Drallkörper 3 wird durch entsprechend angeordnete Bohrungen die Luft schraubenförmig verdrallt. Sie legt sich in bekannter Weise an den sich kelchartig erweiternden Brennerstein 4 an. Im Brenngaszuführungsrohr 1 ist wiederum konzentrisch ein Wasserzuführungsrohr 5 angeordnet, das durch den Drallkörper 3 hindurchführt und das in Strömungsrichtung unmittelbar nach dem Drallkörper 3 in eine Wassersprühdüse 6 mündet, die durch Distanzbleche 7 fixiert wird.

In der Kühlphase wird in den schraubenförmig verdrallten Luftvolumenstrom, der vielfach verzweigt erzeugt wird und in dessen Achsrichtung sich ein Unterdruck einstellt, das zur Sturzkühlung verwendete Wasser (30 l/h · Brenner) eingedüst und eingesaugt und weitgehend homogen mit der Luft vermischt. In der Kühlphase sind das Mauerwerk und der Brennerstein intensiver Wärmestrahlung ausgesetzt, so daß eine sofortige Wasserverdampfung eintritt, wobei der umgewälzte Luftvolumenstrom die Verdampfungswärme entzogen bekommt und abkühlt, wodurch der durch die Umwälzwirkung begünstigte Wärmetransport aus dem glühenden Besatz heraus in die Kühlluft durch die Erhöhung des treibenden Temperaturgefälles stark begünstigt wird und die Sturzkühlung realisiert werden kann, die eine wesentliche Verkürzung der Kühlphase ermöglicht, ohne daß Unterkühlungen oder unzulässig hohe Temperaturdifferenzen im Besatz auftreten. Eine erhebliche Verbesserung der Ökonomie des Porzellanbrandes ist die Folge.

• Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen
  
  1 Brenngaszuführungsrohr
  
  2 Luftzuführungsrohr
  
  3 Drallkörper
  
  4 Brennerstein
  
  5 Wasserzuführungsrohr
  
  6 Wassersprühdüse
  
  7 Distanzblech