(19)
(11) EP 4 567 363 A1

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
11.06.2025  Patentblatt  2025/24

(21) Anmeldenummer: 23214047.5

(22) Anmeldetag:  04.12.2023
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC): 
F27B 9/04(2006.01)
F27B 9/20(2006.01)
F27B 9/30(2006.01)
F27D 7/06(2006.01)
F27D 17/00(2025.01)
F27B 9/12(2006.01)
F27B 9/06(2006.01)
F27B 9/24(2006.01)
F27B 9/40(2006.01)
F27D 11/02(2006.01)
F27D 19/00(2006.01)
(52) Gemeinsame Patentklassifikation (CPC) :
F27B 9/045; F27B 9/062; F27B 2009/126; F27B 9/20; F27B 9/2407; F27B 9/3005; F27B 9/40; F27D 7/06; F27D 11/02; F27D 19/00; F27D 17/10
(84) Benannte Vertragsstaaten:
AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
Benannte Erstreckungsstaaten:
BA
Benannte Validierungsstaaten:
KH MA MD TN

(71) Anmelder: RIEDHAMMER GMBH
90411 Nürnberg (DE)

(72) Erfinder:
  • Gundel, Rainer
    91052 Erlangen (DE)
  • Overhoff, Andreas
    91094 Langensendelbach (DE)
  • Uhl, Matthias
    91484 Sugenheim/Ullstadt (DE)

(74) Vertreter: Berkenbrink, Kai-Oliver et al
Patentanwälte Becker & Müller Turmstrasse 22
40878 Ratingen
40878 Ratingen (DE)

   


(54) OFEN ZUR TEMPERATURBEHANDLUNG VON GÜTERN, VERWENDUNG DES OFENS SOWIE VERFAHREN ZUR TEMPERATURBEHANDLUNG VON GÜTERN


(57) Die Erfindung betrifft einen Ofen zur Temperaturbehandlung von Gütern, eine Verwendung des Ofens sowie ein Verfahren zur Temperaturbehandlung von Gütern.




Beschreibung


[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.


Ansprüche

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.


 




Zeichnung







Recherchenbericht









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