[0001] Die Erfindung betrifft einen Ofen zur Temperaturbehandlung von Gütern, eine Verwendung
des Ofens sowie ein Verfahren zur Temperaturbehandlung von Gütern.
[0002] Ofen zur Temperaturbehandlung von Gütern dienen dazu, Güter mit Temperatur zu beaufschlagen,
um deren Eigenschaften hierdurch zu verändern. Solche Öfen sind insbesondere auch
in Form von Industrieöfen bekannt. Solche Öfen umfassen in der Regel einen Ofenraum,
in den die Güter aufnehmbar und dort mit Temperatur beaufschlagbar sind. Zur Beaufschlagung
der Güter mit Temperatur weisen Ofen Heizmittel auf, durch die der Ofenraum mit Temperatur
beaufschlagbar ist, so dass sich die Temperatur im Ofenraum auf die Güter überträgt
und diese mit Temperatur beaufschlagbar sind. Solche Heizmittel sind beispielsweise
in Form elektrischer Heizmittel oder in Form von Gasbrennern bekannt. Ferner ist es
bekannt, Öfen mit Transportmitteln auszustatten, durch die Güter durch den Ofenraum
transportierbar sind.
[0003] Eine Herausforderung stellt die Temperaturbehandlung von empfindlichen Gütern in
Öfen dar. Solch empfindliche Güter dürfen beispielsweise nur sehr schonend mit Temperatur
beaufschlagt werden und müssen während ihrer Temperaturbehandlung im Ofen zudem regelmäßig
einer definierten Ofenatmosphäre ausgesetzt sein. Beispielsweise dürfen bestimmte
empfindliche Güter während ihrer Temperaturbehandlung nur einer Ofenatmosphäre in
Form einer Inertgasatmosphäre, einer oxidierenden Atmosphäre oder einer reduzierenden
Atmosphäre ausgesetzt sein.
[0004] Eine besondere Herausforderung stellt die Temperaturbehandlung von empfindlichen
Gütern in einem Ofen dar, soweit diese Güter sowohl sehr schonend mit Temperatur zu
beaufschlagen sind und gleichzeitig einer bestimmten Ofenatmosphäre auszusetzen sind.
[0005] Mit den im Markt befindlichen Öfen ist dies regelmäßig nicht möglich.
[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ofen zur Temperaturbehandlung von
Gütern zur Verfügung zu stellen, durch welchen Güter in einer definierbaren Ofenatmosphäre
schonend mit Temperatur behandelbar sind. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, durch welches Güter in einer definierbaren
Ofenatmosphäre schonend mit Temperatur behandelbar sind.
[0007] Zur Lösung der vorstehenden Aufgabe wird erfindungsgemäß zur Verfügung gestellt ein
Ofen zur Temperaturbehandlung von Gütern, umfassend die folgenden Merkmale:
einen Ofenraum, der zur Aufnahme von Gütern ausgebildet ist;
Heizmittel, mittels derer die Güter im Ofenraum mit Temperatur beaufschlagbar sind;
Transportmittel, mittels derer die Güter im Ofenraum in einer Transportrichtung transportierbar
sind;
Kühlgasfördermittel, mittels derer Gas zur Kühlung der Güter im Gegenstrom zur Transportrichtung
durch den Ofenraum förderbar ist; wobei
der Ofen derart eingerichtet ist, dass in dem Ofenraum eine definierbare Ofenatmosphäre
einstellbar ist.
[0008] Ferner wird zur Lösung der vorstehenden Aufgabe zur Verfügung gestellt ein Verfahren
zur Temperaturbehandlung von Gütern, umfassend die folgenden Schritte:
zur Verfügungstellung eines erfindungsgemäßen Ofens;
zur Verfügungstellung von Gütern;
Transportieren der Güter im Ofenraum mittels der Transportmittel in einer Transportrichtung;
Beaufschlagen der Güter im Ofenraum mittels der Heizmittel mit Temperatur;
Fördern von Gas zur Kühlung der Güter mittels der Kühlgasfördermittel im Gegenstrom
zur Transportrichtung durch den Ofenraum derart, dass die Güter mittels des Gases
gekühlt werden;
Einstellen einer definierten Ofenatmosphäre.
[0009] Eine Grundidee der Erfindung beruht darin, Kühlgas, also Gas, durch welches die durch
den Ofen transportierten Güter kühlbar sind, im Gegenstrom zur Transportrichtung der
Güter durch den Ofenraum zu fördern, wobei gleichzeitig eine definierte Ofenatmosphäre
eingestellt ist. Der erfindungsgemäße Ofen ist daher derart eingerichtet, dass die
Grundidee durch den erfindungsgemäßen Ofen verwirklichbar ist. Insbesondere ist der
Ofen auch derart eingerichtet, dass die Güter, während sie mittels der Transportmittel
in der Transportrichtung transportierbar sind, durch das im Gegenstrom zur Transportrichtung
durch den Ofenraum förderbare Gas zur Kühlung der Güter kühlbar sind. Ferner ist der
Ofen insbesondere auch derart eingerichtet, dass in dem Ofenraum eine definierbare
Ofenatmosphäre einstellbar ist.
[0010] Indem die Güter während ihres Transportes durch den Ofenraum durch Gas zur Kühlung
der Güter (nachfolgend auch als "Kühlgas" bezeichnet) gekühlt werden, können die Güter
während ihrer Temperaturbeaufschlagung durch die Heizmittel im Ofenraum besonders
schonend mit Temperatur beaufschlagt werden. Insbesondere kann die Temperaturbeaufschlagung
der Güter beziehungsweise deren Kühlung durch das Kühlgas gezielt durch das Kühlgas
beeinflusst werden, beispielsweise durch die Temperatur, die Strömungsgeschwindigkeit
oder den Volumenstrom des durch den Ofenraum geleiteten Kühlgases. Indem der Ofen
ferner derart eingerichtet ist, dass in dem Ofenraum eine definierbare Ofenatmosphäre
einstellbar ist, kann in dem Ofenraum eine gewünschte Ofenatmosphäre eingestellt werden,
die an die optimale Ofenatmosphäre bei der Temperaturbehandlung der Güter anpassbar
ist.
[0011] Durch den erfindungsgemäßen Ofen und das erfindungsgemäße Verfahren können daher
insbesondere empfindliche Güter besonders vorteilhaft mit Temperatur beaufschlagt
werden.
[0012] Erfindungsgemäß hat sich herausgestellt, dass die Güter in dem erfindungsgemäßen
Ofen besonders schonend mit Temperatur beaufschlagbar sind, wenn diese möglichst während
ihrer gesamten Beaufschlagung mit Temperatur auch mit dem Kühlgas beaufschlagt werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform kann daher vorgesehen sein, dass die Güter,
während sie im Ofenraum mittels der Heizmittel mit Temperatur beaufschlagt werden,
mittels des Kühlgases gekühlt werden. Entsprechend kann erfindungsgemäß vorgesehen
sein, dass der Ofen derart eingerichtet ist, dass die Güter, während sie im Ofenraum
mittels der Heizmittel mit Temperatur beaufschlagbar sind, mittels des Kühlgases kühlbar
sind.
[0013] Nach einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Kühlgasfördermittel Kühlgaseinspeisemittel
umfassen, über die das Gas zur Kühlung der Güter in den Ofenraum einspeisbar ist.
Diese Kühlgaseinspeisemittel können gemäß den aus dem Stand der Technik bekannten
Mitteln zur Einspeisung von Gas in einen Ofenraum gestaltet sein. Insoweit können
die Kühlgaseinspeisemittel beispielsweise wenigstens eine Öffnung umfassen, über die
das Kühlgas in den Ofenraum einspeisbar ist. Diese wenigstens eine Öffnung kann beispielsweise
als Düse gestaltet sein. Die Kühlgaseinspeisemittel können derart eingerichtet sein,
dass über diese Kühlgas an einer Stelle oder an mehreren Stellen in den Ofenraum einspeisbar
ist. Beispielsweise kann, soweit die Kühlgaseinspeisemittel mehrere Öffnungen umfassen,
Kühlgas über mehrere Öffnungen an mehreren Stellen in den Ofenraum einspeisbar sein.
Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Kühlgaseinspeisemittel derart eingerichtet
sind, dass über diese Kühlgas an mehreren Stellen entlang der Transportrichtung in
den Ofenraum einspeisbar ist. Hierdurch können die Güter entlang ihres Transportweges
besonders schonen im Gegenstrom mit Kühlgas gekühlt werden.
[0014] Nach einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Kühlgasfördermittel Gasauslassmittel
umfassen, über die Gas aus dem Ofenraum auslassbar ist. Bei dem über die Gasauslasmittel
auslass- beziehungsweise abziehbaren Gas kann es sich insbesondere um Brenngas handeln,
das während der Temperaturbehandlung der Güter im Ofen entstanden ist. Diese Gasauslassmittel
können gemäß den aus dem Stand der Technik bekannten Mitteln zum Auslass beziehungsweise
zum Abziehen von Gas beziehungsweise Brenngas aus einem Ofenraum gestaltet sein. Insoweit
können die Gasauslassmittel beispielsweise wenigstens eine Öffnung umfassen, über
die Gas aus dem Ofenraum ausleitbar ist. Die Gasauslassmittel können derart eingerichtet
sein, dass über diese Gas an einer Stelle oder an mehreren Stellen aus dem Ofenraum
ausleitbar ist. Beispielsweise kann, soweit die Gasauslassmittel mehrere Öffnungen
umfassen, Gas über mehrere Öffnungen an mehreren Stellen aus dem Ofenraum ausleitbar
sein. Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Gasauslassmittel derart eingerichtet
sind, dass über diese Gas an mehreren Stellen entlang der Transportrichtung aus dem
Ofenraum ausleitbar ist. Hierdurch kann Gas beziehungsweise Brenngas besonders schonend
und gleichmäßig entlang des Transportweges der Güter aus dem Ofenraum abgezogen werden,
was eine zusätzliche besonders schonende Behandlung der Güter im Ofen bewirkt.
[0015] Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der erfindungsgemäße
Ofen derart eingerichtet ist und das erfindungsgemäße Verfahren derart ausgeführt
wird, dass zur Kühlung der Güter im Ofen durch das Kühlgas eine Gasumwälzung beziehungsweise
eine Führung von Gas im Kreislauf stattfindet. Dabei wird bevorzugt Kühlgas, insbesondere
über die Kühlgaseinspeisemittel, in den Ofenraum eingespeist, dann im Gegenstrom durch
den Ofenraum gefördert, anschließend, insbesondere über die Gasauslassmittel, das
im Ofenraum entstandene Gas wieder aus dem Ofenraum abgezogen, dieses Gas anschließend
gekühlt und schließlich wieder zu den Kühlgaseinspeisemitteln gefördert, wo das gekühlte
Gas als Kühlgas wieder in den Ofenraum eingespeist werden. Hierdurch ist ein besonders
einfacher und effektiver Weg gefunden, die Güter im Ofen im Gegenstrom zu kühlen und
gleichzeitig die Ofenatmosphäre einzustellen. Denn durch die Führung des Gases im
Kreislauf kann ein Falschlufteintrag, der die Ofenatmosphäre ändern beziehungsweise
beeinträchtigen könnte, einfach vermieden werden.
[0016] Nach einer bevorzugten Ausführungsform können die Kühlgasfördermittel Gasfördermittel
umfassen, mittels derer über die Gasauslassmittel aus dem Ofenraum auslassbares Gas
zu den Kühlgaseinspeisemitteln förderbar ist. Diese Gasfördermittel können gemäß den
aus dem Stand der Technik bekannten Mitteln zur Förderung von Gas, insbesondere Brenngas,
gestaltet sein. Insoweit können die Gasfördermittel insbesondere beispielsweise wenigstens
eine Gasleitung sowie wenigstens ein Gebläse umfassen. Mittels eines solchen Gasfördermittels
ist aus dem Ofenraum abgezogenes Gas besonders einfach wieder zu den Kühlgaseinspeisemitteln
förderbar.
[0017] Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist mittels der Gasfördermittel Gas über die
Gasauslassmittel aus dem Ofenraum aussaugbar. Der Auslass von Gas aus dem Ofenraum
geschieht also nicht nur passiv, sondern das Gas wird gezielt, insbesondere durch
Unterdruck, aus dem Ofenraum abgesaugt. Ein solches aus- beziehungsweise absaugen
von Gas aus dem Ofenraum kann besonders einfach und effektiv dadurch erreicht werden,
dass die Gasfördermittel, wie zuvor ausgeführt, wenigstens ein Gebläse umfassen, durch
das an den Gasauslassmitteln einen Unterdruck erzeugbar ist, über den Gas aus dem
Ofenraum aussaugbar ist.
[0018] Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist mittels der Gasfördermittel Gas zur Kühlung
der Güter über die Kühlgaseinspeisemittel in den Ofenraum eindüsbar ist. Das Einspeisen
von Kühlgas in den Ofenraum geschieht also nicht nur passiv, sondern das Kühlgas wird
gezielt, insbesondere durch Überdruck, in den Ofenraum gepresst beziehungsweise eingedüst.
Ein solches eindüsen von Kühlgas in den Ofenraum kann besonders einfach und effektiv
dadurch erreicht werden, dass die Gasfördermittel, wie zuvor ausgeführt, wenigstens
ein Gebläse umfassen, durch das an den Kühlgaseinspeisemitteln einen Überdruck erzeugbar
ist, über den Kühlgas in den Ofenraum eindüsbar ist.
[0019] Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der erfindungsgemäße
Ofen derart eingerichtet ist, dass die Kühlgasfördermittel eine Kühlvorrichtung umfassen,
mittels derer Gas kühlbar ist. Die Kühlvorrichtung dient insoweit zur Erzeugung des
Kühlgases, durch das die Güter kühlbar sind. Wie zuvor ausgeführt, kann bevorzugt
vorgesehen sein, dass mittels der Kühlvorrichtung das über die Gasauslassmittel aus
dem Ofenraum auslassbares Gas kühlbar ist, so dass die oben beschriebene Gasumwälzung
realisierbar ist.
[0020] Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Gasfördermittel die
Kühlvorrichtung umfassen. Hierdurch ist die oben beschriebene Gasumwälzung besonders
einfach und effektiv realisierbar, da durch die Gasfördermittel nicht nur das Gas
aus dem Ofenraum abziehbar und zu den Kühlgaseinspeisemitteln förderbar ist, sondern
während dieser Förderung das Gas auch kühlbar und hierdurch wieder als Kühlgas in
den Ofenraum einspeisbar ist.
[0021] Die Kühlvorrichtung kann grundsätzlich in Form beliebiger aus dem Stand der Technik
bekannter Mittel zur Kühlung von Gas, insbesondere von Brenngas, vorgesehen sein.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Kühlvorrichtung einen
Wärmetauscher. Durch diesen kann das aus dem Ofenraum abgezogene Gas besonders einfach
und effektiv gekühlt werden und anschließend als Kühlgas wieder in den Ofenraum eingespeist
werden. Ein solcher Wärmetauscher kann insbesondere in Form eines Luft- oder Wasserwärmetauschers
vorgesehen sein. Ein besonderer Vorteil der Verwendung eines Wärmetauschers zum Kühlen
des Gases beziehungsweise für die Erzeugung von Kühlgas liegt insbesondere auch darin,
dass hierdurch ein Eintrag von Falschluft in das System verhindert werden kann, so
dass die Ofenatmosphäre nicht beeinträchtigt wird.
[0022] Bevorzugt kann insoweit vorgesehen sein, dass mittels der Gasfördermittel das über
die Gasauslassmittel aus dem Ofenraum auslassbares Gas mittels der Kühlvorrichtung
kühlbar und das gekühlte Gas zu den Kühlgaseinspeisemitteln förderbar ist.
[0023] Um in dem erfindungsgemäßen Ofen eine gewünschte Ofenatmosphäre einstellen zu können,
ist der Ofen derart eingerichtet ist, dass in dem Ofenraum eine definierbare Ofenatmosphäre
einstellbar ist. Hierzu kann der Ofenraum insbesondere gegenüber der Umgebung abdichtbar
sein, insbesondere gasdicht abdichtbar sein. "Umgebung" in diesem Sinne ist der Raum
außerhalb des Ofens. Insoweit kann der Ofen beispielsweise Dichtmittel umfassen, über
die der Ofenraum gegenüber der Umgebung abdichtbar ist. Grundsätzlich kann der Ofen
gemäß den aus dem Stand der Technik bekannten Technologien gegenüber der Umgebung
abgedichtet sein.
[0024] In dem entsprechend abdichtbaren Ofenraum ist eine definierbare beziehungsweise gewünschte
Ofenatmosphäre einstellbar, also beispielsweise eine Inertgasatmosphäre, eine oxidierende
Atmosphäre oder eine reduzierende Atmosphäre, je nach optimaler Atmosphäre bei der
Temperaturbehandlung der Güter im Ofen.
[0025] Um den Ofenraum gegenüber der Umgebung abdichten und hierdurch einen Eintrag von
Fehlluft aus der Umgebung in den Ofenraum vermeiden zu können, kann nach einer bevorzugten
Ausführungsform vorgesehen sein, dass der Ofen wenigstens eine Schleuse umfasst, über
die der Ofenraum mit Gütern beschickbar ist.
[0026] Erfindungsgemäß wurde überraschend festgestellt, dass die Güter besonders effektiv
durch das Kühlgas kühlbar sind, wenn das Kühlgas in einem turbulenten Gegenstrom zur
Transportrichtung der durch den Ofenraum gefördert wird. Diese Erkenntnis steht in
Abkehr von der überwiegend im Stand der Technik vertretenen Auffassung, wonach Kühlgase
insbesondere laminar durch einen Ofen geführt werden sollten. Erfindungsgemäß wurde
nun jedoch festgestellt, dass ein besonders guter, insbesondere auch allseitiger Wärmeübergang
von den Gütern auf das Kühlgas erfolgt, soweit das Kühlgas die Güter turbulent umströmt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist daher vorgesehen, dass der Ofen derart
eingerichtet ist, dass das Gas zur Kühlung der Güter in einem turbulenten Gegenstrom
zur Transportrichtung durch den Ofenraum förderbar ist beziehungsweise, dass das Gas
zur Kühlung der Güter in einem turbulenten Gegenstrom zur Transportrichtung durch
den Ofenraum geführt wird, um die Güter zu kühlen.
[0027] Erfindungsgemäß wurde festgestellt, dass ein solch turbulenter Gegenstrom insbesondere
dann erzeugt werden kann, wenn die Güter mittels Transportrollen durch den Ofenraum
transportiert werden. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist daher vorgesehen,
dass die Transportmittel Transportrollen umfassen, mittels derer die Güter durch den
Ofenraum transportierbar sind.
[0028] Transportrollen für Industrieöfen sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise
für Rollenöfen. Der erfindungsgemäß Ofen kann insoweit nach Art eines Rollenofens
gestaltet sein. Bekanntermaßen handelt es sich bei einem Rollenofen um einen kontinuierlich
betriebenen Industrieofen, der Transportmittel in Form von Transportrollen umfasst,
mittels derer die Güter durch den Ofenraum transportiert werden.
[0029] Die Transportrollen können, wie aus dem Stand der Technik bekannt, parallel zueinander,
insbesondere in einer Ebene angeordnet sein, so dass auf den Transportrollen angeordnete
Güter durch Drehung der Transportrollen entlang der Eben transportiert werden. Die
Transportrollen können bevorzugt angetrieben sein, beispielsweise über einen motorisch
angetriebenen Kettenantrieb oder auch mehrere motorische Einzelantriebe.
[0030] Die Transportrollen können, wie aus dem Stand der Technik bekannt, um ihre Längsachse
drehbar angeordnet sein, wobei die Längsachse bevorzugt horizontal und quer zur Transportrichtung
verläuft. Die Transportrollen bestehen außenseitig bevorzugt aus Keramik, wodurch
eine Verunreinigung der Güter im Ofenraum durch Metallabrieb der Rollen vermieden
werden kann.
[0031] Bevorzugt sind die Transportrollen mit Abstand zueinander angeordnet. Erfindungsgemäß
wurde festgestellt, dass hierdurch Kühlgas zwischen den Transportrollen hindurchströmen
kann, wodurch eine turbulente Strömung des Kühlgases gefördert wird.
[0032] Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Transportmittel,
insbesondere in Form von Transportrollen, derart angeordnet sind, dass Kühlgas oberhalb
und unterhalb der Transportmittel, also insbesondere oberhalb als auch unterhalb einer
durch Transportmittel in Form von Transportrollen definierten Ebene, im Gegenstrom
zur Transportrichtung durch den Ofenraum förderbar ist beziehungsweise gefördert wird.
[0033] Nach einer Fortbildung dieses Erfindungsgedankens kann vorgesehen sein, dass über
die Kühlgaseinspeisemittel Kühlgas oberhalb und unterhalb der Transportmittel in den
Ofenraum einspeisbar ist beziehungsweise eingespeist wird.
[0034] Entsprechend kann nach einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass über die Gasauslassmittel
Gas oberhalb und unterhalb der Transportmittel aus dem Ofenraum auslassbar ist beziehungsweise
ausgelassen wird.
[0035] Soweit Kühlgas oberhalb und unterhalb der Transportmittel in den Ofenraum eingespeist
wird, führt dies in besonderem Maße dazu, dass eine turbulente Gegenströmung von Kühlgas
in Ofenraum ausgebildet wird, da Gas zwischen den mit Abstand zueinander angeordneten
Transportrollen strömt, was zu einer Verwirbelung des Gases im Ofenraum führt. Hierdurch
können die Güter, wie oben ausgeführt, besonders effektiv gekühlt werden. Dieser Kühleffekt
kann verstärkt werden, wenn das Gas auch wiederum oberhalb und unterhalb der Transportmittel
aus dem Ofenraum ausgelassen wird.
[0036] Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Ofenraum tunnelförmig
ist.
[0037] Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass sich der Ofenraum linear
erstreckt. Dies ermöglicht einen besonders einfachen Transport der Güter durch den
Ofenraum. Nach einer bevorzugten Fortbildung dieses Erfindungsgedankens kann vorgesehen
sein, dass der Ofenraum tunnelförmig ist und sich linear erstreckt, da hierdurch der
Transport der Güter durch den Ofenraum besonders einfach ist.
[0038] Bei dem erfindungsgemäßen Ofen handelt es sich bevorzugt um einen Industrieofen,
besonders bevorzugt um einen kontinuierlichen Industrieofen. Bekanntermaßen werden
bei einem kontinuierlichen Industrieofen Güter kontinuierlich mit Temperatur beaufschlagt
und gleichzeitig durch den Ofenraum transportiert.
[0039] Beispielsweise kann der erfindungsgemäße Ofen, wie zuvor ausgeführt, nach Art eines
Industrieofens in Form eines Rollenofens gestaltet sein.
[0040] Nach einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Ofenraum einen
Ofeneinlass und einen Ofenauslass umfasst. Durch den Ofeneinlass kann der Ofenraum
mit Gütern beschickt und durch den Ofenauslass können die im Ofenraum behandelten
Güter wieder aus dem Ofenraum ausgeführt werden. Soweit der Ofenraum, wie zuvor ausgeführt,
tunnelförmig ist und sich insbesondere linear erstreckt, können der Ofeneinlass und
der Ofenauslass an den beiden gegenüberliegenden Enden des Tunnels liegen.
[0041] Nach einer Ausführungsform sind der Ofeneinlass und der Ofenauslass jeweils durch
eine Ofentür verschließbar, insbesondere gasdicht abdichtbar, so dass in dem Ofenraum
eine definierbare Ofenatmosphäre einstellbar ist. Besonders bevorzugt sind diese Ofentüren,
wie zuvor ausgeführt, jeweils als Schleuse gestaltet, da es Schleusen in besonders
vorteilhafter Weise ermöglichen, den Ofenraum während des Betriebes gasdicht abzudichten
und dennoch gleichzeitig die kontinuierliche Eingabe von Gütern in den Ofenraum und
die Entnahme von Gütern aus dem Ofenraum zu ermöglichen.
[0042] Die Heizmittel können grundsätzlich in Form beliebiger aus dem Stand der Technik
bekannter Heizmittel vorgesehen sein, durch die Güter in einem Ofenraum mit Temperatur
beaufschlagbar sind. Nach einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Heizmittel
elektrische Heizmittel, also beispielsweise elektrische Widerstandsheizelemente. Durch
Beaufschlagung der Güter mit elektrischen Heizmitteln können die Güter besonders schonend
und exakt mit Temperatur beaufschlagt werden.
[0043] Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass im Ofenraum
Kühlrohre angeordnet sind. Durch diese Kühlrohre kann der Ofenraum zusätzlich, also
über die erfindungsgemäße Kühlung durch Förderung von Kühlgas im Gegenstrom, gekühlt
werden.
[0044] Erfindungsgemäß wurde festgestellt, dass durch solche Kühlrohre nicht nur eine zusätzliche
Kühlung der Güter, sondern insbesondere auch eine besondere Vergleichmäßigung der
Kühlung über den Ofenquerschnitt erreicht werden kann.
[0045] Besonders bevorzugt sind Kühlrohre in Form fluiddurchströmbarer Kühlrohre vorgesehen.
Bevorzugt können diese Kühlrohre mit einem Fluid in Form von Wasser oder Luft durchströmbar
sein, um hierdurch eine zusätzliche Kühlung des Ofenraumes zu bewirken. Insbesondere
kann vorgesehen sein, dass die Kühlrohre oberhalb und unterhalb der Transportmittel
im Ofenraum angeordnet sind, insbesondere oberhalb und unterhalb von Transportmitteln
in Form von Transportrollen.
[0046] Erfindungsgemäß hat sich herausgestellt, dass der erfindungsgemäße Ofen und das erfindungsgemäße
Verfahren in besonderer Weise zur Temperaturbehandlung von pulverförmigen Gütern geeignet
sind. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der erfindungsgemäße Ofen danach
zur Temperaturbehandlung von pulverförmigen Gütern vorgesehen.
[0047] Solche pulverförmigen Güter können insbesondere in Form von pulverförmigem Kathodenmaterial
(Cathode Active Materials, CAM) oder pulverförmigem Anodenmaterial (Anode Active Materials,
AAM) vorgesehen sein. Erfindungsgemäß hat sich herausgestellt, dass insbesondere solch
pulverförmige Güter besonders vorteilhaft durch den erfindungsgemäßen Ofen und das
erfindungsgemäße Verfahren mit Temperatur behandelbar sind.
[0048] Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung des erfindungsgemäßen Ofens zur
Temperaturbehandlung von pulverförmigen Gütern, insbesondere zur Temperaturbehandlung
von pulverförmigen Gütern in Form des vorbezeichneten pulverförmigen Kathodenmaterials
und/oder pulverförmigen Anodenmaterials.
[0049] Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Figur sowie der
zugehörigen Figurenbeschreibung.
[0050] Sämtliche Merkmale der Erfindung können, einzeln oder in Kombination, beliebig miteinander
kombiniert sein.
[0051] Ein stark schematisiertes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figur
und der zugehörigen Figurenbeschreibung näher erläutert.
[0052] Dabei zeigt
- Figur 1
- ein stark schematisiertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ofens in einer
seitlichen Schnittansicht längs zur Transportrichtung.
[0053] In seiner Gesamtheit ist der Ofen gemäß Figur 1 mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnet.
[0054] Der Ofen 1 umfasst eine Ofenwandung 2. Die Ofenwandung 2 umfasst einen Stahlmantel,
der innenseitig mit einer feuerfesten Keramik ausgekleidet ist. Die Ofenwandung 2
umschließt einen tunnelförmigen Ofenraum 3, der zur Aufnahme von Gütern 8 ausgebildet
ist. Der Ofenraum 3 ist tunnelförmig und erstreckt sich linear von einem ersten (in
Figur 1 linken) Ende 4 des Ofenraumes 3 zu einem zweiten (in Figur 1 rechten) Ende
5 des Ofenraumes 3. An seinem ersten Ende 4 weist der Ofen 1 einen Ofeneinlass 6 und
an seinem zweiten Ende 5 eine Ofenauslass 7 auf. Durch den Ofeneinlass 6 ist der Ofenraum
3 mit Gütern 8 beschickbar. Durch den Ofenauslass 7 sind diese Güter 8 wiederum aus
dem Ofenraum 3 entnehmbar. Der Ofeneinlass 6 ist durch eine erste Schleuse 9 und der
Ofenauslass 7 durch eine zweite Schleuse 10 verschließbar. Die erste Schleuse 9 und
die zweite Schleuse 10 sind jeweils derart ausgebildet, dass der Ofenraum 3 durch
die Schleusen 9, 10 gasdicht abschließbar und dennoch gleichzeitig eine kontinuierliche
Eingabe und Entnahme von Gütern 8 in den und aus dem Ofenraum 3 durchführbar ist.
[0055] Der Ofen 1 ist nach Art eines Industrieofens in Form eines kontinuierlich arbeitenden
Rollenofens konstruiert und umfasst Transportrollen 11 als Transportmittel, mittels
derer die Güter 8 in Transportrichtung T vom ersten Ende 4 des Ofenraumes 3 zum zweiten
Ende 5 des Ofenraumes 3 transportierbar sind. Die Transportrichtung T verläuft in
der Darstellung gemäß Figur 1 von links nach rechts in Pfeilrichtung entlang der mit
T bezeichneten, gestrichelten Linie. Die Transportrollen 11 verlaufen horizontal und
quer zur Transportrichtung T, in der Darstellung gemäß Figur 1 also senkrecht zur
Zeichenebene. Dabei sind die Transportrollen 11 mit Abstand zueinander in einer horizontal
verlaufenden Ebene E angeordnet. Die Transportrollen 11 sind durch einen (nicht dargestellten)
motorischen Kettenantrieb antreibbar beziehungsweise drehbar.
[0056] Mittels im Ofenraum 3 angeordneter Heizmittel 13 in Form elektrischer Widerstandsheizelemente
sind im Ofenraum 3 befindliche Güter 8 mit Temperatur beaufschlagbar. Die Heizmittel
13 sind entlang des gesamtem Ofenraumes 3 angeordnet.
[0057] Der Ofen 1 umfasst ferner Kühlgasfördermittel 14, mittels derer Gas zur Kühlung der
Güter 8 im Gegenstrom zur Transportrichtung T durch den Ofenraum 3 förderbar ist.
Die Kühlgasfördermittel 14 sind derart eingerichtet, dass Kühlgas im Sinne einer Gasumwälzung
beziehungsweise im Kreislauf förderbar ist. Hierfür umfassen die Kühlgasfördermittel
14 Kühlgaseinspeisemittel 17.1, 17.2, Gasauslassmittel 16.1, 16.2, Gasfördermittel
21 sowie eine Kühlvorrichtung 19. Die Kühlgasfördermittel 14 sind gasdicht gegenüber
der Umgebung abgedichtet und strömungstechnisch nur über die Kühlgaseinspeisemittel
17.1, 17.2 und Gasauslassmittel 16.1, 16.2 mit dem Ofenraum 3 verbunden.
[0058] Die Kühlgaseinspeisemittel 17.1, 17.2 sind benachbart zum Ofenauslass 7 angeordnet
und umfassen ein obere Öffnung 17.1 und eine untere Öffnung 17.2, die jeweils in den
Ofenraum 3 mündet. Die obere Öffnung 17.1 mündet oberhalb der Ebene E der Transportrollen
11 und die untere Öffnung 17.2 mündet unterhalb der Ebene E der Transportrollen 11
in den Ofenraum 3.
[0059] Die Gasauslassmittel 16.1, 12.2 sind benachbart zum Ofeneinlass 6 angeordnet und
umfassen ein obere Öffnung 16.1 und eine untere Öffnung 16.2, die jeweils in den Ofenraum
3 mündet. Die obere Öffnung 16.1 mündet oberhalb der Ebene E der Transportrollen 11
und die untere Öffnung 16.2 mündet unterhalb der Ebene E der Transportrollen 11 in
den Ofenraum 3.
[0060] Die Gasfördermittel 21 umfassen Gasleitungen 15, ein Gebläse 18 sowie eine Kühlvorrichtung
19. Die Gasleitungen 15 verbinden die Gasauslassmittel 16.1, 16.2 strömungstechnisch
mit den Kühlgaseinspeisemittel 17.1, 17.2, so dass Gas über die Gasleitungen 15 von
den Gasauslassmittel 16.1, 12.2 strömungstechnisch zu den Kühlgaseinspeisemittel 17.1,
17.2 förderbar beziehungsweise strömbar ist. Die Gasleitungen 15 verlaufen außerhalb
des Ofenraumes 3. Um Gas über die Gasleitungen 15 von den Gasauslassmitteln 16.1,
12.2 zu den Kühlgaseinspeisemittel 17.1, 17.2 fördern zu können, ist das Gebläse 18
derart an die Gasleitungen 15 angeschlossen, dass mittels des Gebläses 18 Gas von
den Gasauslassmitteln 16.1, 12.2 zu den Kühlgaseinspeisemittel 17.1, 17.2 aktiv gefördert
werden kann. Die Kühlvorrichtung 19 ist ein Luftwärmetauscher. Die Gasleitungen 15
sind derart an die Kühlvorrichtung 19 gekoppelt, dass durch die Gasleitungen 15 strömendes
Gas durch die Kühlvorrichtung 19 beziehungsweise den Luftwärmetauscher kühlbar ist.
[0061] Bei laufendem Gebläse 18 wird Kühlgas durch die Kühlgaseinspeisemittel 17.1, 17.2
mittels des durch das Gebläse 18 erzeugten Überdrucks im Bereich der Kühlgaseinspeisemittel
17.1, 17.2 in den Ofenraum 3 eingespeist. Gleichzeitig wird durch das Gebläse 18 im
Bereich der Gasauslassmittel 16.1, 16.2 ein Unterdruck erzeugt, wodurch im Ofenraum
3 befindliches Gas, insbesondere also auch bei der Temperaturbehandlung der Güter
8 im Ofenraum 3 befindliches Brenngas, durch die Gasauslassmittel 16.1, 16.2 abgezogen
wird. Das abgezogene Gas wird über die Gasleitungen 15 mittels des Gebläses 18 dann
wiederum den Kühlgaseinspeisemittel 17.1, 17.2 zugeführt und dort in den Ofenraum
3 eingedüst. Auf dem Weg durch die Gasleitungen 15 wird das Gas dabei durch die Kühlvorrichtung
19 gekühlt.
[0062] Bei seinem Weg durch den Ofenraum 3 strömt das Kühlgas entgegen der Transportrichtung
T der Güter 8 und damit in Gegenstrom der Transportrichtung T durch den Ofenraum 3,
in Figur 1 also von rechts nach links. Dabei strömt das Kühlgas entlang eines Strömungspfades
S1 oberhalb der Ebene E und entlang eines Strömungspfades S2 unterhalb der Ebene E
durch den Ofenraum 3.
[0063] Indem die Transportrollen 11, wie oben ausgeführt, mit Abstand zueinander entlang
der Ebene E angeordnet sind, strömt ein Teil des Kühlgases auch quer zum ersten und
zweiten Strömungspfad S1, S2 durch die Ebene E der Transportrollen 11 hindurch.
[0064] Die im Ofen 1 mit Temperatur behandelbaren Güter 8 liegen im Ausführungsbeispiel
in Form von pulverförmigem Kathodenmaterial vor. Dieses pulverförmige Kathodenmaterial
ist in keramischen Kapseln 20, sogenannten Saggern, angeordnet, wobei diese keramischen
Kapseln 20 auf den Transportrollen 11 transportiert werden.
[0065] Ferner sind im Ofenraum 3 oberhalb und unterhalb der Ebene E entlang des gesamten
Ofenraumes 3 luftdurchströmbare Kühlrohre 22 angeordnet.
[0066] In der praktischen Anwendung ist ein erfindungsgemäßes Verfahren durch den im Ausführungsbeispiel
dargestellten Ofen 1 wie folgt durchführbar.
[0067] Güter 8 werden kontinuierlich über die erste Schleuse 9 in den Ofenraum 3 eingegeben,
dort über die Transportrollen 11 in Transportrichtung T transportiert und über die
zweite Schleuse 10 wieder aus dem Ofenraum 3 ausgeführt. Während des Transportes im
Ofenraum 3 werden die Güter 8 mittels der Heizmittel 13 mit Temperatur beaufschlagt.
Ferner wird gleichzeitig, wie zuvor ausgeführt, kontinuierlich Kühlgas entlang des
ersten und zweiten Strömungspfades S1, S1 im Gegenstrom zur Transportrichtung T durch
den Ofenraum 3 gefördert, wodurch die Güter 8 gekühlt werden. Durch Querströmungen
von Kühlgas durch die Ebene E entstehen Verwirbelungen des Kühlgases, die zu einer
turbulenten Gegenströmung führen, wodurch die Güter 8 besonders effektiv gekühlt werden.
Diese Kühlung wird noch verstärkt durch die Kühlung mittels der Kühlrohre 22, die
kontinuierlich mit Kühlluft durchströmt werden.
[0068] Der Ofen 1 ist gegenüber der Umgebung gasdicht abgedichtet. Indem die Eingabe von
Gütern 8 in den Ofenraum 3 und die Entnahme von Gütern 8 aus dem Ofenraum 3 mittels
der Schleusen 9, 10 erfolgt sowie die Kühlgasfördermittel 14 gasdicht gegenüber der
Umgebung abgedichtet sind, kann ein Eintrag von Falschluft aus der Umgebung in den
Ofen 1 beziehungsweise den Ofenraum 3 verhindert werden. Hierdurch ist im Ofen 1 eine
individuell definierbare Ofenatmosphäre einstellbar.
[0069] Während der Behandlung der Güter 8 ist im Ofenraum 3 daher eine optimal an die Behandlung
der Güter 8 angepasste Ofenatmosphäre eingestellt.
1. Ofen (1) zur Temperaturbehandlung von Gütern (8), umfassend die folgenden Merkmale:
1.1 einen Ofenraum (3), der zur Aufnahme von Gütern (8) ausgebildet ist;
1.2 Heizmittel (13), mittels derer die Güter (8) im Ofenraum (3) mit Temperatur beaufschlagbar
sind;
1.3 Transportmittel (11), mittels derer die Güter (8) im Ofenraum (3) in einer Transportrichtung
(T) transportierbar sind;
1.4 Kühlgasfördermittel (14), mittels derer Gas zur Kühlung der Güter (8) im Gegenstrom
zur Transportrichtung (T) durch den Ofenraum (3) förderbar ist; wobei
1.5 der Ofen (1) derart eingerichtet ist, dass in dem Ofenraum (3) eine definierbare
Ofenatmosphäre einstellbar ist.
2. Ofen (1) nach Anspruch 1, wobei die Kühlgasfördermittel (14) Kühlgaseinspeisemittel
(17.1, 17.2) umfassen, über die das Gas zur Kühlung der Güter (8) in den Ofenraum
(3) einspeisbar ist.
3. Ofen (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlgasfördermittel
(14) Gasauslassmittel (16.1, 16.2) umfassen, über die Gas aus dem Ofenraum (3) auslassbar
ist.
4. Ofen (1) nach den Ansprüchen 2 und 3, wobei die Kühlgasfördermittel (14) Gasfördermittel
(21) umfassen, mittels derer über die Gasauslassmittel (16.1, 16.2) aus dem Ofenraum
(3) auslassbares Gas zu den Kühlgaseinspeisemitteln (17.1, 17.2) förderbar ist.
5. Ofen (1) nach Anspruch 4, wobei mittels der Gasfördermittel (21) Gas über die Gasauslassmittel
(16.1, 16.2) aus dem Ofenraum (3) aussaugbar ist.
6. Ofen (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 5, wobei mittels der Gasfördermittel
(21) Gas zur Kühlung der Güter (8) über die Kühlgaseinspeisemittel (17.1, 17.2) in
den Ofenraum (3) eindüsbar ist.
7. Ofen (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlgasfördermittel
(14) eine Kühlvorrichtung (19) umfassen, mittels derer Gas kühlbar ist.
8. Ofen (1) nach Anspruch 7, wobei die Kühlvorrichtung (19) einen Wärmetauscher umfasst.
9. Ofen (1) nach den Ansprüchen 3 und 7, wobei mittels der Kühlvorrichtung (19) über
die Gasauslassmittel (16.1, 16.2) aus dem Ofenraum (3) auslassbares Gas kühlbar ist.
10. Ofen (1) nach den Ansprüchen 4 und 7, wobei die Gasfördermittel (21) die Kühlvorrichtung
(19) umfassen.
11. Ofen (1) nach den Ansprüchen 4 und 10, wobei mittels der Gasfördermittel (21) das
über die Gasauslassmittel (16.1, 16.2) aus dem Ofenraum (3) auslassbares Gas mittels
der Kühlvorrichtung (19) kühlbar und das gekühlte Gas zu den Kühlgaseinspeisemitteln
(17.1, 17.2) förderbar ist.
12. Ofen (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche zur Temperaturbehandlung
von pulverförmigen Gütern (8).
13. Ofen (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Transportmittel
(11) Transportrollen umfassen.
14. Verwendung des Ofens (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche zur Temperaturbehandlung
von pulverförmigen Gütern (1).
15. Verfahren zur Temperaturbehandlung von Gütern, umfassend die folgenden Schritte:
A. zur Verfügungstellung eines Ofens (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis
13;
B. zur Verfügungstellung von Gütern (8);
C. Transportieren der Güter (8) im Ofenraum (3) mittels der Transportmittel (11) in
einer Transportrichtung (T);
D. Beaufschlagen der Güter (8) im Ofenraum (3) mittels der Heizmittel (13) mit Temperatur;
E. Fördern von Gas zur Kühlung der Güter (8) mittels der Kühlgasfördermittel (14)
im Gegenstrom zur Transportrichtung (T) durch den Ofenraum (3) derart, dass die Güter
(8) mittels des Gases gekühlt werden;
F. Einstellen einer definierten Ofenatmosphäre.