AT394321B - Einrichtung zum verteilen eines heissen gasstromes sowie dreiwege-ventil - Google Patents

Description

AT 394 321B

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung, nach dem Oberbegriff des 1. Patentanspruches. In einer Kammer wird eine Charge unter Einwirkung von heißem Gas behandelt Dabei wird das heiße Gas durch eine spezielle Einlaßvorrichtung der Charge zugeführt. Die Kammer kann dabei unter Unterdrück oder Überdruck stehen.

Man kann Chargen einer Wärmebehandlung und/oder chemischen Behandlung unterziehen, indem man sie dem Einfluß von erhitzten Gasen aussetzt Dies geschieht einmal dadurch, daß die Charge sich in einem Wärmebehandlungsofen befindet, in welchem eine statische Gasatmosphäre erhitzt wird. Andererseits kann man die Charge einem konstanten heißen Gasstrom aussetzen, der durch geeignete Einlaß- und Austrittsöffnungen innerhalb einer Kammer erzeugt wird.

Es sind Anlagen bekannt, bei denen ein Wärmebehandlungsofen mit einem System von Gaseinlaß- und Gasaustrittsöffnungen ausgestattet ist. Das Gas wird zunächst über einen Gasvorwärmer erhitzt, dann von einer Seite her eingeleitet und so der zu behandelnden Charge zugeführt. Auf der gegenüberliegenden Seite tritt das Gas wieder aus. Um eine bessere Verteilung des Gasstromes zu erreichen, kann das Gaseinlaßsystem in der Mitte des Ofens angebracht sein.

Der Gasstrom verläuft dann von der Mitte her symmetrisch nach beiden Seiten über die Charge und tritt an gegenüberliegenden Seiten aus.

Diese Verfahren haben den Nachteil, daß die Homogenität der Gasverteilung sehr unzureichend ist Außerdem ergeben sich dabei gerichtete Gasströmungen, welche für viele Verfahren als Störfaktor anzusehen und somit unerwünscht sind. Insbesondere ist bei zahlreichen chemischen Prozessen eine allseitige homogene Umspülung der Chargen mit einem an der Reaktion beteiligten Gas von großer Wichtigkeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu konstruieren, mit der es möglich ist, in einen Wärmebehandlungsofen einen heißen Gasstrom so über eine Charge zu leiten, daß die Homogenität der Gasverteilung erhöht wird und im Mittel kein gerichteter Gasstrom entsteht

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 bis 4 gelöst Die Ansprüche 5 und 6 kennzeichnen weitere Ausführungsformen eines speziell für diese Aufgabe entwickelten Ventiles. Durch die erfindungsgemäße Einrichtung wird es möglich, daß in der Kammer innerhalb der Heizvorrichtung der heiße Gasstrom so umgeschaltet werden kann, daß er abwechselnd von der einen oder der anderen Seite die Charge durch- bzw. umströmt.

Somit wird im Mittel ein gerichteter Gasstrom vermieden und eine ausreichende Homogenität der Gasverteilung gewährleistet

Da die Gasströme vorher erhitzt werden müssen, befinden sich in der Kammer ein Gasvorwärmer und ein oder mehrere geeignete Heißgasventile, welche die Gasströme steuern. Die Heißgasventile sind als Dreiwege-Ventil ausgebildet und besonders für den Betrieb bei hohen Temperaturen (1000 °C -1800 °C) geeignet

Bei herkömmlichen Ventilen dieser Art ist ein Betrieb bei diesen Temperaturen nicht möglich, da Ventileinsatz und Ventilteller sich berühren und bei hoher Temperatur miteinander verschweißen können. Um dies zu verhindern, wurde erfindungsgemäß die äußere Oberfläche des Ventileinsatzes mit einer Keramikschicht oder einer anderen verschleiß-mindemden Schicht versehen. Das Ventil führt den heißen Gasstrom jeweüs der einen oder der anderen Gaseinlaßöffnung zu.

Anhand der folgenden Abbildungen soll die Erfindung näher erläutert werden:

Es zeigen:

Fig. 1 Schematischer Querschnitt der erfindungsgemäßen Einrichtung

Fig. 2 Querschnitt des Heißgasventiles

In Fig. 1 ist die Kammer mit (1) bezeichnet, in der eine Charge (2) unter Einwirkung von heißem Gas behandelt wird. Durch eine Heizvomchtung (3) wird der Innenraum der Kammer auf die für die Behandlung charakteristische Temperatur gebracht. Über den Anschluß (4) kann die Kammer wahlweise evakuiert oder unter Überdruck gesetzt werden. Innerhalb der Kammer befinden sich die Gaseinlaßöffhungen (5). Durch einen Gasvorwärmer (7) wird das eingelassene Gas erhitzt. Das Dreiwege-Ventil (8) dient zum Verteüen des Gasstromes. Dabei muß dieses Ventil eine spezielle Ausführungsform besitzen, welche nachfolgend beschrieben wird, da es innerhalb der Heizvorrichtung (3) betrieben und vom heißen Gasstrom durchflossen wird. Das Ventil wird so geschaltet, daß die Charge (2) einmal von der linken Seite her und einmal von der rechten Seite her von dem heißen Gas umspült wird.

Entsprechend den Gaseinlaßöffhungen (5) und dem Dreiwege-Ventil (8) können Gasaustrittsöffnungen und ein weiteres Dreiwege-Ventil zum Abführen des Gases vorhanden sein. Weiterhin kann die Steuerung des Gaseintrittes und des Gasaustrittes auch durch ein System von mehreren Ventilen erfolgen.

Abb. 2 zeigt das Heißgasventil (8). An einem Gehäuse (10) sind ein Gaseinlaßstutzen (14) und zwei Gasaustrittsstutzen (15), (16) angebracht. Innerhalb des Gehäuses (10) befindet sich der Ventileinsatz (11), welcher auf der Gaseinlaßseite mit zwei Öffnungen (17) und auf der Gasaustrittsseite mit einer Öffnung (18) versehen ist. Über eine Drehachse (13) kann der Ventileinsatz (11) in solche Positionen gebracht werden, in denen der Gaseinlaßstutzen (14) entweder mit dem Gasaustrittsstutzen (15) oder mit dem Gasaustrittsstutzen (16) verbunden ist. Das Gehäuse (10) und der Ventileinsatz (11) sind aus einem Metall (vorzugsweise warmfester Stahl oder Molybdän), welches für den Betrieb bei hohen Temperaturen von über 1000 °C geeignet ist Die äußere Oberfläche des Ventileinsatzes (11) ist mit einer Beschichtung (12) aus Keramik versehen. -2-

Claims (6)

1. 5 AT394 321B Als weitere Ausführungsform kann die äußere Oberfläche des Ventileinsatzes (11) mit einer anderen ver-schleiß-mindemden Schicht, wie z. B. einem Metalloxid oder Metallnitrid, versehen werden, oder der Ventileinsatz (11) kann ganz aus Keramik bestehen. PATENTANSPRÜCHE 10 1. Einrichtung zum Behandeln von Gegenständen unter Einwirkung von heißem Gas, bei der in einer Kammer eine Heizvorrichtung, innerhalb derer sich die zu behandelnden Gegenstände befinden, ein Anschluß zum 15 Evakuieren oder unter Überdrucksetzen der Kammer und Vorrichtungen zum Ableiten von Gas angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer innerhalb der Heizvorrichtung (3) mindestens ein als Dreiwege-Ventil ausgebildetes Heißgasventil (8) zum Zuführen von Gas vorhanden ist
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Kammer zusätzlich noch minde-20 stens ein Heißgasventil zum Ableiten von Gas befindet
3. 3. Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer mehrere als Dreiwege-Ventile ausgebildete Heißgasventile zum Zuführen und Ableiten von Gas vorhanden sind.
4. 4. Dreiwege-Ventil zur Steuerung eines heißen Gasstromes, bestehend aus einem Gehäuse mit einem Gaseinlaß- stutzen und zwei Gasaustrittsstutzen, einem Ventileinsatz, welcher innerhalb des Gehäuses drehbar angeordnet ist und auf der Gaseinlaßseite mit 2 Öffnungen und auf der Gasaustrittsseite mit einer Öffnung versehen ist und einer Drehachse, durch welche die Stellung des Ventileinsatzes gegenüber dem Gehäuse so verändert werden kann, daß der Gaseinlaßstutzen (14) abwechselnd mit dem Gasaustrittsstutzen (15) und dem Gasaustrittsstutzen (16) ver-30 bunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) und der Ventileinsatz (11) aus Metall, vorzugsweise warmfester Stahl oder Molybdän, bestehen, welches für den Betrieb bei Temperaturen von über 1000 °C geeignet ist, und die äußere Oberfläche des Ventileinsatzes (11) eine Beschichtung (12) aus Keramik trägt.
5. 5. Dreiwege-Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche des Ventileinsatzes 35 (11) eine Beschichtung aus verschleiß-mindemdem Material, wie z. B. ein Metalloxyd oder Metallnitrid trägt.
6. 6. Dreiwege-Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventileinsatz (11) vollständig aus Keramik besteht 40 Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -3- 1