EP0368033B1 - Vorrichtung zur Steuerung von Gasimpulsbrennern eines Tunnelofens - Google Patents

Vorrichtung zur Steuerung von Gasimpulsbrennern eines Tunnelofens Download PDF

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EP0368033B1
EP0368033B1 EP89119189A EP89119189A EP0368033B1 EP 0368033 B1 EP0368033 B1 EP 0368033B1 EP 89119189 A EP89119189 A EP 89119189A EP 89119189 A EP89119189 A EP 89119189A EP 0368033 B1 EP0368033 B1 EP 0368033B1
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EP
European Patent Office
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burner
gas
burners
pulse
gas pulse
Prior art date
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Application number
EP89119189A
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English (en)
French (fr)
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EP0368033A1 (de
Inventor
Albert Dipl.-Ing. Tertilt
Werner Reekers
Helmut Dipl.-Ing. Lindemann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Keller GmbH
Original Assignee
Keller GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Keller GmbH filed Critical Keller GmbH
Priority to AT89119189T priority Critical patent/ATE89396T1/de
Publication of EP0368033A1 publication Critical patent/EP0368033A1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0001—Heating elements or systems
    • F27D99/0033—Heating elements or systems using burners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/30—Details, accessories or equipment specially adapted for furnaces of these types
    • F27B9/40—Arrangements of controlling or monitoring devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D19/00—Arrangements of controlling devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2205/00—Pulsating combustion
    • F23C2205/10—Pulsating combustion with pulsating fuel supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0001—Heating elements or systems
    • F27D99/0033—Heating elements or systems using burners
    • F27D2099/0043—Impulse burner
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27M—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS OF THE CHARGES OR FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS
    • F27M2001/00—Composition, conformation or state of the charge
    • F27M2001/15—Composition, conformation or state of the charge characterised by the form of the articles
    • F27M2001/1504—Ceramic articles

Definitions

  • the invention relates to a device for controlling gas pulse burners of a tunnel furnace, according to the preamble of claim 1.
  • the kiln car stock requires, i.e. the material to be burned (furnace material) stacked on a kiln car, which can be moved in cycles through a tunnel furnace, viewed in the furnace cross section, partially different heat input, in order to ultimately ensure uniform heating of all the ceramic moldings to be fired.
  • a device of the generic type has become known several times in practice - namely by a gas pulse burner control system with the switching unit of the "GI-12" type from the KELLER group of companies from D-4530 Ibbenbüren-Laggenbeck.
  • This known control device is designed in such a way that the gas is supplied in pulses into the combustion zone areas in which gas auto-ignition is ensured, and that the furnace cross-section corresponds to that a "flame profile" (or “firing profile”) for each burner group as well as the burning duration, ie the time when the gas supply is switched on, can be set within each interval of the individual gas pulse burners.
  • "Flame profile” is understood to mean the curve in the furnace cross section on which the flames of all gas pulse burners used are during the burner group activation.
  • the gas pressure is adjustable.
  • a gas supply with low and high pressure can take place alternately, in which case (each) the gas pulse burner acts one time in the upper area of the trim and the other time in the lower area of the trim and thus a better temperature distribution over the cross-sectional height of the trim (the so-called . "Stocking height") is achieved.
  • the pulse time and interval time can be set independently of one another in the known gas pulse burner control, a correction of the pulse time is necessary in order to obtain a certain "burner output" when the interval time is changed.
  • the pulse time gas burner pulse time
  • the gas pulse burner is thus switched on 60 x 0.5 seconds per minute (i.e. in operation). If the interval / cycle time is set to 2 seconds, this results in 30 pulses per minute. 30 The or each gas pulse burner would then be switched on without changing the pulse time 30 x 0.5 sec., Which means a total of 15 sec.
  • the invention is therefore based on the object of providing an improved gas pulse burner control for tunnel furnaces which enables the required temperatures in the individual regions of the furnace cross section to be set in a simple and rapid manner and thereby ensures a non-reactive setting.
  • the setting of the output results in largely non-reactive setting work - as is known, only a certain burner output is required for a specific firing result. Since, in the device according to the invention, the burner output per burner is adjusted on the one hand as a fraction of the interval (ie percentage of the operating time) and, on the other hand, the pulses per minute are adjusted jointly (ie centrally) for all pulse burners, an automatic correction of the pulse time results when the pulse number changes individual gas pulse burner, because the burner output is specified and maintained.
  • a tunnel furnace 1 according to the invention is provided in particular for firing ceramic products and is equipped with a plurality of burner groups in the firing zone.
  • Each burner group comprises a large number, for example max. 15, gas pulse burner 2.
  • These gas pulse burners 2 of each burner group are preferably arranged on the tunnel furnace 1, acting from above.
  • the gas pulse burners 2 are designed in accordance with DE-PS 35 13 820, i.e. equipped with a gas supply and an air supply, so that air can be pressed through the lance body between the gas impulses.
  • the burner system can be provided for reducing burning.
  • a gas supply main valve 4 can be connected by a gas line 3 with the interposition of each branch off a main gas line, numbered 5, for each burner group.
  • each burner group preferably extend on both sides of this main gas line 5. In addition, they can be offset from one another when viewed in the width direction of the tunnel furnace 1, i.e. lie on a zigzag line (see FIG. 1).
  • each burner group has an odd number of gas pulse burners 2 - the side gas pulse burners lie one behind the other in the longitudinal direction of the tunnel furnace, and the rest are arranged in a gap in the width of the tunnel furnace.
  • connection and setting device 6 As can be seen from FIG. 2, all function control elements of a gas pulse burner group are connected to a connection and setting device 6, from which a multi-core, preferably 10-core cable 7 leads to a controller unit 8.
  • the connection and setting device 6 is equipped with a microprocessor, not shown. This microprocessor is used to calculate and comply with the values to be observed for optimal firing of the ceramic moldings - it is able to switch / control the respective preselected burner output regardless of the set number of pulses (number of pulses per minute).
  • connection and setting device 6 is advantageously located in the vicinity of the respective burner group, so that only short distances from this connection and setting device to the individual gas pulse burners are available.
  • the connection and setting device 6 can be arranged at a short distance next to the tunnel furnace 1 or even above the same.
  • the individual gas valves of the gas pulse burner 2 can be switched electrically, in particular by means of an electromagnetic valve.
  • At least some, preferably all, gas pulse burners 2 of the tunnel furnace firing zone can be operated with at least two pressure stages, so that the gas which is supplied periodically and in pulses is one time (ie at low gas pressure) in the upper region of the stocking and the other time (ie at high pressure) Gas pressure) ignites in the lower area of the firing flame - due to self-ignition due to sufficiently high temperature.
  • the solenoid valves of a main valve 4, a valve 9 for switching the second pressure stage of the gas pulse burner 2, possibly a purge air valve 10 and possibly a reduction valve 11 are connected to the connection and setting device.
  • a pressure switch 12 is connected to the connection and setting device 6.
  • connection and setting device 6 is installed in a stable housing with a separately accessible connection space. All setting and signaling elements required for operation are clearly arranged and advantageously user-friendly on the front panel behind a viewing window.
  • the participation time (reduction time) per pressure level can be set separately (for example 10-300 milliseconds).
  • the configuration switches which can only be set when a burner group is started up, are preferably located inside the device 6. A clear arrangement and good adjustability is also provided here. Specifically, the number of burners in the group is set and each gas pulse burner 2 involved in the reduction is released.
  • each gas pulse burner group is housed as a compact control unit in the connection and setting device, numbered 6. This control unit switches on up to 15 gas pulse burners 2 in succession. Each gas pulse burner 2 remains switched on for a time calculated from the preselected number of pulses and the burner on time.
  • This power is maintained at all times and always corresponds to the preselected duty cycle (e.g. 0 - 70% of 1 cycle / interval), even if the pulse frequency changes due to automatic (especially initiated by the microprocessor) change in the pulse length.
  • the preselected duty cycle e.g. 0 - 70% of 1 cycle / interval
  • the pulse length results from the following calculation:
  • All gas pulse burners 2 are started in succession and remain switched on for the calculated time.
  • the time offset between switching on the individual gas pulse burners 2 depends on the number of gas pulse burners 2 used and is calculated as follows:
  • Any flame profile can be set using the furnace cross-section.
  • the burner output is independent of the set number of pulses per minute.
  • the number of pulses per minute can be used to set the flame depending on the height of the stock (i.e. according to the requirements which depend on the height of the fired goods / stock stacked on the kiln car).
  • the dependence of the burner output on the pressure is, in a particularly preferred embodiment, determined by a factor (multiplier 1-2) for the lower one Equalized pressure.
  • the height of the flame profile is shifted as a whole (almost a parallel shift of the flame or firing profile over the furnace cross-section height).
  • the setting of the burner group is very simple because the individual settings can be carried out largely without reaction.
  • the control unit according to the invention an optimal equalization of the fire in the tunnel furnace firing zone can be achieved.
  • each burner group there is a temperature sensor (thermocouple or optical pyrometer) for a two-point controller. This switches the control unit of the device numbered 6 with a slow pulse-pause ratio on and off. This controls the desired temperature in the firing zone.
  • a temperature sensor thermocouple or optical pyrometer
  • a special feature of the control device is that the duty cycle of each gas pulse burner 2 is switched as a fraction of an interval / cycle and can be regulated.
  • Another special feature is that at least some of the gas pulse burners 2 can be operated with at least 2 stages and the switching time and / or frequency of the gas supply can be regulated separately.
  • control circuit (not shown, but can be understood by the person skilled in the art on the basis of the functional description) is that at least some, preferably all, gas pulse burners 2 of a burner group can be operated with at least two pressure stages and the duty cycle of the same in one pressure stage by means of a factor - i.e. a percentage change - is changeable; in a particularly preferred manner there is a circuit arrangement according to which the duty cycle can be extended in the low pressure stage.
  • a time setting for pressure level 1 and pressure level 2 can be provided so that the burning time can be set separately in the upper and lower firing range.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)
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  • Control Of Combustion (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, zur Steuerung von Gasimpulsbrennern eines Tunnelofens, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Bekanntlich erfordert der Ofenwagen-Besatz, d.h. das auf taktweise durch einen Tunnelofen verfahrbaren Ofenwagen gestapelte zu brennende Gut (Brenngut), im Ofenquerschnitt betrachtet, partiell unterschiedliche Wärmezufuhr, um letztlich eine gleichmäßige Erwärmung aller zu brennenden keramischen Formlinge zu gewährleisten.
  • Eine Vorrichtung der gattungsbildenden Bauart ist in der Praxis mehrfach bekannt geworden - und zwar durch eine Gasimpulsbrenner-Steuerungsanlage mit der Schalteinheit vom Typ "GI-12" der KELLER-Firmengruppe aus D-4530 Ibbenbüren-Laggenbeck.
  • Diese vorbekannte Steuerungsvorrichtung ist derart ausgeführt, daß das Gas impulsweise in die Brennzonenbereiche zugeführt wird, in denen eine Gas-Selbstzündung gewährleistet ist, und daß im Ofenquerschnitt entsprechend den jeweiligen Erfordernissen ein bestimmtes "Flammenprofil" (oder "Brennprofil") für jede Brennergruppe sowie die Brenndauer, d.h. die Zeit der Einschaltphase der Gaszufuhr, innerhalb jedes Intervalls der einzelnen Gasimpulsbrenner einstellbar ist. Unter "Flammenprofil" wird dabei die Kurve im Ofenquerschnitt verstanden, auf welcher die Flammen aller zum Einsatz gelangender Gasimpulsbrenner während der Brennergruppen-Einschaltung liegen. Um die Höhenlage der Flammen innerhalb des Ofenquerschnitts, d.h. letztlich die sogen. "Flammen-Eindringtiefe" in den Querschnittsumriß des Ofenwagen-Besatzes, zu bestimmen, ist der Gasdruck einstellbar. Dabei kann abwechsend eine Gaszufuhr mit niedrigem und hohem Druck erfolgen, wobei dann (je)der Gasimpulsbrenner das eine Mal im oberen Bereich des Besatzes und das andere Mal im unteren Bereich des Besatzes wirkt und somit eine bessere Temperaturverteilung über die Querschnittshöhe des Besatzes (der sogen. "Besatzhöhe") erzielt wird.
  • Da bei der vorbekannten Gasimpulsbrennersteuerung die Impulszeit und Intervallzeit (Zykluszeit) voneinander unabhängig einstellbar sind, ist bei Veränderung der Intervallzeit eine Korrektur der Impulszeit erforderlich, um eine gewisse "Brennerleistung" zu erhalten. Bei einer Impulszahl von 60 Impulsen pro Minute ergibt sich eine Impulszeit (Gasbrenner-Impulszeit) von 0,5 Sekunden. Der Gasimpulsbrenner ist somit 60 x 0,5 sec. pro Minute eingeschaltet (d.h. im Eingriff). Wird die Intervallzeit/Zykluszeit auf 2 sec. verstellt, ergibt dies 30 Impulse pro Minute. 30 Der bzw. jeder Gasimpulsbrenner würde dann ohne Veränderung der Impulszeit 30 x 0,5 sec. eingeschaltet, was in der Summe 15 sec. bedeutet.
  • Der Nachteil der bisherigen Gasimpulsbrennersteuerung besteht somit in einer umständlichen und/oder zeitraubenden Einstellung, um eine gewisse Brennerleistung zu erhalten. Dies unter anderem auch deshalb, weil die Änderung eines Parameters auch eine Änderung eines anderen Parameters erforderlich macht.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Gasimpulsbrennersteuerung für Tunnelöfen zu schaffen, die auf einfache und schnelle Weise eine Einstellung der erforderlichen Temperaturen in den einzelnen Bereichen des Ofenquerschnittes ermöglicht und dabei eine rückwirkungsfreie Einstellung gewährleistet.
  • Erfindungsgemäß wird dies gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1.
  • Vorteilhafte weitere Merkmale der Vorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen erwähnt.
  • Bei einer derartigen Vorrichtung ist eine einfache und zeitsparende Einstellung der jeweils erforderlichen Leistung an den einzelnen Gasimpulsbrennern einer Brennergruppe möglich. Von besonderem Vorteil ist, daß nun aufgrund der Leistungseinstellung sich eine weitgehend rückwirkungsfreie Einstellarbeit ergibt - für ein bestimmtes Brennergebnis wird bekanntlich nur eine gewisse Brennerleistung benötigt. Da bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung einerseits die Brennerleistung pro Brenner als Intervall-Bruchteil (d.h. Prozentsatz der Einschaltdauer) und andererseits die Impulse pro Minute für alle Impulsbrenner gemeinsam (d.h. zentral) verstellt werden, ergibt sich bei einer Veränderung der Impulszahl eine automatische Korrektur der Impulszeit der einzelnen Gasimpulsbrenner, denn die Brennerleistung wird ja vorgegeben und eingehalten. Wenn - im Vergleich zum vorerwähnten Beispiel bzgl. Stand der Technik - bei einer Impulszahl von 60 Impulsen pro Minute eine Brennerleistung eingestellt wird, bei welcher der Intervall-Bruchteil beispielsweise 50 % der Zykluszeit beträgt, so ergibt sich für den Gasimpulsbrenner eine Impulszeit von 0,5 sec. und die Einschaltzeit (sogenannte Eingriffszeit) dieses Gasimpulsbrenners beträgt demnach 60 x 0,5 sec. = 30 sec. Nach einer Verstellung der Impulszahl auf 30 Impulse pro Minute wird - wegen des Parameters "Brennerleistung" - automatisch die Impulslänge verändert, was letztendlich bedeutet, daß der Impuls des Gasimpulsbrenners auf 1 sec. verlängert wird und die Eingriffszeit/Einschaltzeit desselben Gasimpulsbrenners bei 30 sec. verbleibt.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Draufsicht auf einen Ausschnitt der Brennzone eines Tunnelofens, mit gruppenweise zusammengefaßten Gasimpulsbrennern, die jeweils mit einem Elektromagnetventil ausgestattet sind, und
    Figur 2
    eine schematische Übersicht der Schaltglieder-Anordnung einer jeden Brennergruppe.
  • Ein erfindungsgemäßer Tunnelofen 1 ist insbesondere zum Brennen von keramischen Erzeugnissen vorgesehen und in der Brennzone mit mehreren Brennergruppen ausgestattet.
  • Jede Brennergruppe umfaßt eine Vielzahl, beispielsweise max. 15, Gasimpulsbrenner 2.
  • Diese Gasimpulsbrenner 2 einer jeden Brennergruppe sind vorzugsweise von oben her wirkend am Tunnelofen 1 angeordnet.
  • In bevorzugter Weise sind die Gasimpulsbrenner 2 in der Art gemäß DE-PS 35 13 820 ausgeführt, d.h. mit einer Gaszufuhr und einer Luftzufuhr ausgestattet, so daß zwischen den Gasimpulsstößen Luft durch den Lanzenkörper drückbar ist.
  • Die Brenneranlage kann zum reduzierenden Brennen vorgesehen sein.
  • Wie aus Figur 1 zu ersehen ist, kann von einer Gasleitung 3 unter Zwischenschaltung jeweils eines Gaszufuhr-Hauptventils 4 eine mit 5 bezifferte Hauptgasleitung für jede Brennergruppe abzweigen.
  • In bevorzugter Weise erstrecken sich die einzelnen Gasimpulsbrenner 2 einer jeden Brennergruppe beidseitig dieser Hauptgasleitung 5. Außerdem können sie in der Breitenrichtung des Tunnelofens 1 betrachtet gegeneinander versetzt sein, d.h. auf einer Zick-zack-Linie liegen (vgl. Fig. 1). Bei der dargestellten Gasimpulsbrenner-Anordnung weist jede Brennergruppe eine ungerade Zahl an Gasimpulsbrennern 2 auf - die seitlichen Gasimpulsbrenner liegen in Tunnelofen-Längsrichtung hintereinander, und die übrigen sind in der Tunnelofen-Breitenrichtung auf Lücke zueinanderliegend angeordnet.
  • Wie aus Figur 2 zu ersehen ist, sind sämtliche Funktionssteuerelemente einer Gasimpulsbrenner-Gruppe an einem Anschluß-und Einstellgerät 6 angeschlossen, von welchem ein mehradriges, vorzugsweise 10-adriges Kabel 7 zu einer Reglereinheit 8 führt. Das Anschluß- und Einstellgerät 6 ist mit einem nicht dargestellten Mikroprozessor ausgestattet. Dieser Mikroprozessor dient der Errechnung und Einhaltung der für ein optimales Brennen der keramischen Formlinge einzuhaltenden Werte - er ist in der Lage, die jeweilige vorgewählte Brennerleistung unabhängig von der eingestellten Impulszahl (Impulszahl pro Minute) zu schalten / steuern.
  • Während die Reglereinheit 8 im großen Abstand (ggf. 100 m und mehr) vom Tunnelofen 1 entfernt angeordnet sein kann, befindet sich das Anschluß- und Einstellgerät 6 vorteilhafterweise in der Nähe der jeweiligen Brennergruppe, so daß nur kurze Wege von diesem Anschluß- und Einstellgerät zu den einzelnen Gasimpulsbrennern vorhanden sind. Das Anschluß- und Einstellgerät 6 kann mit geringem Abstand neben dem Tunnelofen 1 oder sogar oberhalb desselben angeordnet sein.
  • Die einzelnen Gasventile der Gasimpulsbrenner 2 sind elektrisch, insbesondere mittels Elektromagnetventil, schaltbar.
  • Zumindest einige, vorzugsweise alle, Gasimpulsbrenner 2 der Tunnelofen-Brennzone sind mit mindestens zwei Druckstufen betreibbar, so daß das periodisch und impulsweise zugeführte Gas das eine Mal (d.h. bei niedrigem Gasdruck) sich im oberen Bereich des Besatzes und das andere Mal (d.h. bei hohem Gasdruck) sich im unteren Bereich des Besatzes zur Brennflamme - infolge Selbstentzündung aufgrund ausreichend hoher Temperatur - entzündet.
  • Entsprechend Figur 2 sind am Anschluß- und Einstellgerät die Elektromagnetventile von einem Hauptventil 4, einem Ventil 9 zur Schaltung der 2. Druckstufe der Gasimpulsbrenner 2, ggf. einem Spülluftventil 10 sowie ggf. einem Reduktionsventil 11 angeschlossen. Außerdem ist ein Druckwächter 12 am Anschluß- und Einstellgerät 6 angeschlossen.
  • Jedes Anschluß- und Einstellgerät 6 ist in einem stabilen Gehäuse mit getrennt zugänglichem Anschlußraum eingebaut. Alle für den Betrieb erforderlichen Einstell- und Signalelemente sind übersichtlich und vorteilhafterweise anwenderfreundlich auf der Frontplatte hinter einem Sichtfenster angeordnet.
  • An der Geräte-Front sind folgende Einstellelemente, insbesondere Drehknöpfe, vorhanden:
    • (a) Brennerleistung-Einstellelemente für jeden Gasimpulsbrenner 2 einer Brennergruppe, mit denen die gewünschte Brennleistung als ein Intervall-Bruchteil (beispielsweise etwa 10 - 70 % von einem Zyklus/Intervall der zyklischen Gaszufuhr-Einschaltung) einstellbar ist,
    • (b) Impulslänge-Einstellelement für jede Druckstufe, vorzugsweise für zwei Druckstufen P1 und P2, wobei insbesondere Zeiten für die Gaszufuhr (beispielsweise etwa 10 - 300 Millisekunden) einstellbar sind,
    • (c) Druckstufen-Einstellelemente, mit denen die Gaszufuhrmenge pro Zeit (beispielsweise etwa 8 - 120 Liter pro Minute) einstellbar ist,
    • (d) Faktor-Einstellelement, mit welchem die Einschaltdauer in der niedrigen Druckstufe P1 verlängerbar ist (beispielsweise um den Multiplikator 1 - 2).
  • Des weiteren kann bei einer Ausbildung für reduzierendes Brennen die Beteiligungszeit (Reduktionszeit) pro Druckstufe gesondert einstellbar sein (beispielsweise 10 - 300 Millisekunden).
  • Die Konfigurationsschalter, die nur bei Inbetriebnahme einer Brennergruppe einzustellen sind, befinden sich vorzugsweise im Inneren des Gerätes 6. Eine übersichtliche Anordnung und gute Einstellbarkeit ist auch hier gegeben. Konkret handelt es sich um die Einstellung der Brenneranzahl der Gruppe und der Freigabe jedes an der Reduktion beteiligten Gasimpulsbrenners 2.
  • Die erforderliche Elektronik ist vorzugsweise auf 3 Platinen untergebracht:
    • 1. Bedieneinheit für Zeiten, Impulse und Anzeigen,
    • 2. Zentraleinheit mit Mikroprozessor und
    • 3. die Ein- und Ausgabeeinheit mit Klemmenleiste.
  • Die Brennersteuerung einer jeden Gasimpulsbrenner-Gruppe ist als kompakte Steuereinheit im mit 6 bezifferten Anschluß-und Einstellgerät untergebracht. Diese Steuereinheit schaltet bis zu 15 Gasimpulsbrenner 2 nacheinander ein. Jeder Gasimpulsbrenner 2 bleibt für eine aus vorgewählter Impulszahl und Brennereinschaltdauer errechneten Zeit eingeschaltet.
  • Diese Leistung wird jederzeit eingehalten und entspricht auch bei wechselnder Impulsfrequenz durch automatische (insbesondere vom Mikroprozessor initiierte) Änderung der Impulslänge immer der vorgewählten Einschaltdauer (beispielsweise 0 - 70 % von 1 Zyklus/Intervall).
  • Die Impulslänge ergibt sich aus folgender Berechnung:
    Figure imgb0001
  • Alle Gasimpulsbrenner 2 werden nacheinander gestartet und bleiben für die errechnete Zeit eingeschaltet. Der Zeitversatz zwischen dem Einschalten der einzelnen Gasimpulsbrenner 2 hängt von der Anzahl der genutzten Gasimpulsbrenner 2 ab und wird wie folgt berechnet:
    Figure imgb0002
  • Über den Ofenquerschnitt kann ein beliebiges Flammenprofil eingestellt werden.
  • Die Brennerleistung ist unabhängig von der eingestellten Impulszahl pro Minute.
  • Bei fest vorgewählter Brennerleistung kann mittels Impulszahl pro Minute die Flamme besatzhöhenabhängig (d.h. entsprechend den Erfordernissen, die von der Höhe des auf den Ofenwagen gestapelten Brenngutes/Besatzes abhängig sind) eingestellt werden.
  • Die Abhängigkeit der Brennerleistung vom Druck (Flamme oben bzw. unten) wird bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform über einen Faktor (Multiplikator1 - 2) für den niedrigeren Druck ausgeglichen. Dabei findet eine höhenmäßige Flammenprofil-Verschiebung als Ganzes (nahezu eine Parallelverschiebung des Flammen- oder Brennprofils über die Ofenquerschnitt-Höhe) statt. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit (d.h. bei einer anderen Ausführungsform), die Gasimpulsbrenner 2 mit zwei (oder mehreren) Druckstufen zu betreiben und die Gaszufuhr-Einschaltdauer für jede Druckstufe individuell vorzunehmen.
  • Die Einstellung der Brennergruppe ist sehr einfach, weil die Einzeleinstellungen weitgehend rückwirkungsfrei durchgeführt werden können. Mit der erfindungsgemäßen Steuereinheit läßt sich eine optimale Vergleichmäßigung des Feuers in der Tunnelofen-Brennzone erreichen.
  • In jeder Brennergruppe befindet sich ein Temperaturfühler (Thermoelement oder optisches Pyrometer) für einen Zweipunktregler. Dieser schaltet die Steuereinheit des mit 6 bezifferten Gerätes mit einem langsamen Puls-Pausen-Verhältnis ein und aus. Damit wird die gewünschte Temperatur in der Brennzone geregelt.
  • In der Aus-Periode sind alle Gasimpulsbrenner 2 einer Brennergruppe ausgeschaltet. In der Ein-Periode werden die Brenner impulsmäßig und optimal geschaltet.
  • Eine Besonderheit der Steuerungsvorrichtung besteht darin, daß die Einschaltdauer eines jeden Gasimpulsbrenners 2 als ein Bruchteil eines Intervalls/Zyklusses geschaltet wird und regelbar ist.
  • Ein weiteres besonderes Merkmal ist, daß zumindest einige der Gasimpulsbrenner 2 mit mindestens 2 Stufen betreibbar und dabei die Schaltzeit und/oder Frequenz der Gaszufuhr gesondert regelbar sind.
  • Ein weiteres auszeichnendes Merkmal der Steuerungsschaltung (nicht dargestellt, jedoch von dem zuständigen Fachmann aufgrund der Funktionsbeschreibung nachvollziehbar) ist, daß zumindest einige, vorzugsweise alle Gasimpulsbrenner 2 einer Brennergruppe mit mindestens zwei Druckstufen betreibbar sind und die Einschaltdauer derselben in einer Druckstufe mittels eines Faktors - d.h. einer prozentualen Veränderungsgröße - veränderbar ist; in besonders bevorzugter Weise ist eine Schaltungsanordnung vorhanden, wonach die Einschaltdauer in der niedrigen Druckstufe verlängerbar ist. Es kann eine Zeiteinstellung für Druckstufe 1 und Druckstufe 2 vorgesehen sein, so daß die Brenndauer im oberen und im unteren Brennbereich getrennt einstellbar ist.
  • Die Steuerungsschaltung ist derart aufgebaut, daß für die optimale Einstellung des geometrischen Flammenbildes verschiedene Einstellparameter vorgesehen sind:
    • 1. Nach Einschalten des Gasimpulsbrenner-Magnetventils strömt das Gas mit hoher Geschwindigkeit in den Ofenraum und zündet selbsttätig. Vom Brennermundstück aus entwickelt sich die Flamme bis zu einer bestimmten Tiefe in den Besatz hinein. Diese Tiefe ist durch den Gasdruck P1 oder P2 einstellbar.
    • 2. Mit der Impulszahl pro Minute wird die Charakteristik der Flamme über die Tiefe in den Besatz hinein (sogenannte Brenntiefe) eingestellt. Sobald die Flamme die Brenntiefe erreicht hat, stellt sich ein stationärer Zustand ein. Wenn in diesem Moment die Gaszufuhr unterbrochen wird, fällt die Flamme in sich zusammen. Der zeitliche Verlauf der Auf- und Abklingphase erfolgt nach einer e-Funktion. Bei herkömmlichen Öfen ist bei ca. 120 Impulsen pro Minute dieser Grenzwert erreicht. Geringe Impulszahlen bedeuten eine längere Verweildauer im stationären Flammenzustand und dadurch eine längere Energiezufuhr im unteren Bereich der Flamme.
    • 3. Die Einstellung gemäß Punkt 2 ist für beide Druckstufen getrennt einstellbar.
    • 4. Da bei geringem Druck (Flamme oben) weniger Gas ausströmt, kann über den erwähnten "Faktor" die Energie angepaßt werden - hierzu muß lediglich der Faktor-Regler betätigt, insbesondere verdreht werden.
    • 5. Die Brenndauer im oberen und im unteren Brennbereich ist getrennt einstellbar.

Claims (10)

  1. Vorrichtung (Steuerungsvorrichtung) zur Steuerung von Gasimpulsbrennern eines dem Brennen von keramischen Erzeugnissen (Formlingen) dienenden Tunnelofens mit mehreren Brennergruppen in der Brennzone, wobei jede Brennergruppe mehrere nacheinander einzuschaltende Gasimpulsbrenner, d.h. Gasbrenner mit in Intervallen (Zyklen) elektrisch geschalteter Gaszufuhr (Einschaltung) aufweist und die Steuerungsvorrichtung die einzelnen Gasimpulsbrenner in vorbestimmbarem Takt in Funktion schaltet und wobei die Impulslänge der jeweiligen Gaszufuhr (Brennereinschaltung) und der Gasdruck einstellbar sind,
    gekennzeichnet durch eine eine einzuhaltende Brennerleistung ermöglichende Gasimpulsbrennersteuerung mit Mikroprozessor, bei der die Einschaltdauer eines jeden Gasimpulsbrenners (2) als ein Invervall-Bruchteil unabhängig von der Impulszahl pro Minute regelbar (einstellbar) ist und jeder Gasimpulsbrenner (2) für eine aus vorgewählter Impulszahl und Brennereinschaltdauer errechnete Zeit eingeschaltet bleibt (wird).
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der Gasimpulsbrenner (2) mit mindestens zwei Druckstufen (P1,P2) betreibbar und dabei die Schaltzeit und/oder Frequenz der Gaszufuhr gesondert regelbar sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenndauer im oberen Brennbereich, d.h. mit niedriger Druckstufe (P1),und im unteren Brennbereich, d.h. mit hoher Druckstufe (P2), getrennt einstellbar ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
    (a) die Gasimpulsbrenner (2) mit zwei Druckstufen (P1,P2) betreibbar und dabei die Schaltzeit und die Frequenz der Gaszufuhr gesondert regelbar sind und
    (b) die Brenndauer im oberen Brennbereich, d.h. mit niedriger Druckstufe (p1), und im unteren Brennbereich, d.h. mit hoher Druckstufe (P2), getrennt einstellbar ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige Gasimpulsbrenner (2) mit mindestens zwei Druckstufen (P1,P2) betreibbar sind, wobei die Einschaltdauer der Gasimpulsbrenner (2) in einer Druckstufe mittels eines einstellbaren Faktors - d.h. einer prozentualen Veränderungsgröße - veränderbar ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Schaltungsanordnung, wonach die Einschaltdauer der mit mindestens zwei Druckstufen (P1,P2) betreibbaren Gasimpulsbrenner (2) in der niedrigen Druckstufe (P1) verlängerbar ist.
  7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Brennergruppe an einem Anschluß- und Einstellgerät (6) angeschlossen ist, von welchem ein mehradriges Kabel (7) zu einer Reglereinheit (8) führt.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschluß- und Einstellgerät (6) sämtliche Funktionssteuerelemente für eine Gasimpulsbrenner-Gruppe umfaßt.
  9. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschluß-und Einstellgerät (6) jeder Brennergruppe in der Nähe dieser Brennergruppe angeordnet ist.
  10. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe zum reduzierenden Brennen ausgebildet ist.
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