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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur physikalischen
und/oder chemischen Behandlung von Teilen unter Verwendung eines
Träger-
und/oder Reaktionsgases, insbesondere zur Entbinderung von Formteilen,
bei der die zu behandelnden Teile entlang einem Förderweg
durch die Vorrichtung geführt
und dabei mit dem Träger- und/oder
Reaktionsgas beaufschlagt werden.
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Derartige
Vorrichtungen sind als Industrieöfen
bekannt und dienen zur Behandlung von Teilen (Werkstücken), und
zwar zur physikalischen Behandlung, insbesondere thermischen Behandlung, und/oder
chemischen Behandlung dieser Teile. Dabei finden ein Träger- und/oder
Reaktionsgas Verwendung. Beispielsweise wird bei der thermischen Behandlung
von Teilen ein Trägergas
eingesetzt, das als Wärmeträger dient
und über
das die Teile erhitzt werden. Bei einer rein chemischen Behandlung
findet beispielsweise ein Reaktionsgas Verwendung, mit dem die zu
behandelnden Teile reagieren und dabei chemisch umgewandelt werden.
In einer Vielzahl von Fällen
werden sowohl ein Trägergas
als auch ein Reaktionsgas eingesetzt, um eine Atmosphäre in der Vorrichtung
zu erzeugen, mit der sowohl physikalische als auch chemische Behandlungen
durchgeführt
werden können.
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Ein
Beispiel für
eine derartige Vorrichtung ist eine Vorrichtung zur Entbinderung
von Formteilen. Derartige Formteile weisen nach dem Pressen, Spritzgießen etc.
Bindemittelreste auf, die beispielsweise vor der Durchführung eines
nachfolgenden Sintervorganges entfernt werden müssen. Hierzu werden beispielsweise
ein Trägergas
und ein Reaktionsgas eingesetzt, wobei letzteres mit dem Bindemittel
chemisch reagiert, wobei die entsprechenden Reaktionsprodukte aus
der Vorrichtung entfernt und abgefackelt werden.
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Derartige
Vorrichtungen (Industrieöfen)
weisen in der Regel eine vom Beschickungsende bis zum Abgabeende
durchlaufende Behandlungskammer auf. Das Trägergas und/oder Reaktionsgas
wird an einer Stelle im vorderen Bereich der Vorrichtung in diese
eingeführt,
und die entstandenen Abgase werden im hinteren Bereich der Vorrichtung
aus dieser abgezogen. Die zu behandelnden Teile werden normalerweise
in Chargenträgern
entlang einem Förderweg
durch die Vorrichtung geführt,
wobei zur Förderung
beispielsweise ein Bandförderer,
eine Gleitbahn bzw. Rollenbahn mit Stoßeinrichtung etc. dienen kann.
Die Vorrichtung kann einen Förderweg
oder mehrere nebeneinander angeordnete Förderwege aufweisen.
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Derartige,
eine einzige Behandlungskammer aufweisende Vorrichtungen haben den
Nachteil, dass die zu behandelnden Teile entlang ihrem Förderweg
nur mit einer einzigen Gasat mosphäre behandelt werden können, die
mit zunehmender Förderstrecke
infolge der Vermischung mit den entstandenen Abgasen ihre Effektivität verliert.
Hierdurch entstehen über
die Länge
der Vorrichtung Temperatur- und/oder Gaskonzentrationsgradienten,
die unerwünscht
sind und die Behandlung der Teile beeinträchtigen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
der eingangs wiedergegebenen Art zu schaffen, bei der eine Beeinflussung der
zu behandelnden Teile auf ihrem Förderweg durch die durch die
Behandlung entstehenden Gase (Abgase etc.) weitgehend vermieden
wird.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer
Vorrichtung der angegebenen Art dadurch gelöst, dass die Vorrichtung in
Förderrichtung
der Teile in mindestens zwei hintereinander angeordnete Behandlungskammern
unterteilt ist, durch die sich der Förderweg erstreckt, und dass
jede Behandlungskammer eigene Gasabführeinrichtungen aufweist.
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Mit
der erfindungsgemäßen Lösung ist
es somit möglich,
aus jeder Behandlungskammer die dort vorhandene Gasatmosphäre abzuziehen,
so dass der nachfolgende Bereich der Vorrichtung, d.h. die hierauf
folgende Behandlungskammer, nicht mit der Gasatmosphäre der ersten
Behandlungskammer, d.h. beispielsweise den dort entstandenen Abgasen, belastet
wird. Die Atmosphäre
einer jeden Behandlungskammer wird daher durch die Abgase oder verbrauchten
Gase der vorhergehenden Behandlungskammer nicht beeinflusst. Hierdurch
lässt sich
in jeder Kammer die gewünschte
Gaszusammensetzung aufrechterhalten, d.h. in Förderrichtung der Teile fällt die Effizienz
des zugeführten
Träger-
und/oder Reaktionsgases nicht ab.
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So
kann beispielsweise die in jeder Behandlungskammer vorhandene Gaszusammensetzung über in der
Kammer vorhandene geeignete Einrichtungen analysiert werden und
das Abziehen der Gasatmosphäre
aus der entsprechenden Behandlungskammer in Abhängigkeit von den ermittelten
Werten gesteuert werden. Da vorzugsweise auch jede Behandlungskammer
mit eigenen Heizeinrichtungen versehen ist, lässt sich auch die Temperatur
in jeder Behandlungskammer entsprechend steuern, was ebenfalls über die
Menge des aus jeder Behandlungskammer abgezogenen Gases erfolgen
kann.
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Die
Vorrichtung kann eine oder mehrere Einführeinrichtungen für das Träger- und/oder
Reaktionsgas besitzen. So kann beispielsweise im Einführbereich
der Vorrichtung eine einzige Einführeinrichtung für das Träger- und/oder
Reaktionsgas vorgesehen sein, wobei das eingeführte Gas dann entlang dem Förderweg
durch die hierfür
in den jeweiligen Trennwänden
zwischen den einzelnen Behandlungskammern vorgesehenen Öffnungen
in die Behandlungskammern eindringt. Vorzugsweise besitzt jedoch
jede Behandlungskammer Einführeinrichtungen
für das
Träger-
und/oder Reaktionsgas, wodurch die Variations-, Steuer- und/oder
Regelmöglichkeiten weiter
verbessert werden. So wird mit dieser Ausführungsform auf besonders sichere
Weise erreicht, dass in jeder Behandlungskammer eine eigene Gasatmosphäre vorhanden
ist, da die Gase sowohl in jede Kammer eingeführt als auch aus jeder Kammer abgeführt werden.
Ein Gasatmosphärenaustausch zwischen
benach barten Kammern ist daher nur entlang dem Förderweg auf sehr beschränkte Weise möglich.
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Ferner
ist vorzugsweise in/an jeder Behandlungskammer zumindest ein Teil
einer Umwälzeinrichtung
für das
Träger- und/oder Reaktionsgas
angeordnet. In der Regel hat daher jede Behandlungskammer ihre eigene
Umwälzeinrichtung.
Allerdings schließt
die Erfindung nicht aus, dass sich auch mehrere Behandlungskammern
eine einzige Umwälzeinrichtung
teilen können.
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Noch
weiter bevorzugt weist jede Behandlungskammer Gasleiteinrichtungen
auf, die eine Beaufschlagung der Teile mit dem Träger- und/oder
Reaktionsgas quer zur Förderrichtung
der Teile bewirken.
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Eine
weitere Verbesserung ergibt sich bei einer Vorrichtung, bei der
die Umwälzeinrichtungen und/oder
Gasleiteinrichtungen von benachbarten Behandlungskammern oder von
einer Behandlungskammern so ausgebildet oder eingestellt/einstellbar sind,
dass die Teile in den benachbarten Behandlungskammern oder die Teile
in der einen Behandlungskammer mit dem Trägergas und/oder Reaktionsgas
aus entgegengesetzten Richtungen beaufschlagt werden. Es erfolgt
somit hierbei eine wechselseitige Anströmung der Teile von Behandlungskammer
zu Behandlungskammer oder innerhalb einer Behandlungskammer selbst.
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Insgesamt
lässt sich
somit eine Vielzahl von Vorteilen erreichen. Hierzu zählen: Verbesserung
der Behandlungsvariationsmöglichkeiten über die
Länge der
Förderbahn,
Erzielung einer optimierten Temperatur und/oder Gaszusammensetzung über die
Länge der
Förderbahn,
bessere Behandlung der Teile, insbesondere von komplexen Teilen,
durch wechselseitige Anströmung,
Erzielung einer gleichmäßigen Temperaturverteilung über die
Länge des
Förderweges,
Ausgleich von Temperatur- und Gaszusammensetzungsgradienten, Variation
der Gasumwälzgeschwindigkeiten über die
Länge des
Förderweges etc.
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Vorzugsweise
sind die Gasabführeinrichtungen
einer jeden Behandlungskammer im Druckbereich der Behandlungskammer
angeordnet. Hierdurch wird ohne zusätzliche Maßnahmen eine einwandfreie Gasabführung sichergestellt.
Bei einer anderen Ausführungsform
der Erfindung sind die Gasabführeinrichtungen
im Saugbereich der Behandlungskammer angeordnet, wobei hierfür eine zusätzliche
Absaugeinrichtung vorgesehen ist.
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In
Weiterbildung der Erfindung weisen die Gasabführeinrichtungen einer jeden
Behandlungskammer eine Öffnungs-
und Schließeinrichtung
auf, so dass eine Gasabführung
selektiv aus einer oder mehreren Behandlungskammern durchgeführt werden
kann. Als Beispiel werden bei einer derartigen Vorgehensweise bei
einer Vorrichtung, die vier hintereinander angeordnete Behandlungskammern
aufweist, nur die Gasabführeinrichtungen
der zweiten und vierten Behandlungskammer geöffnet, während die anderen Gasabführeinrichtungen
geschlossen bleiben. Die Abführung
der Gasatmosphäre
kann daher an die jeweiligen Erfordernisse angepasst werden, wobei
die Erfindung hierfür
die Voraussetzungen schafft.
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Je
nach Art der Behandlung wird die abgezogene Gasatmosphäre wiederverwendet
oder weiterbehandelt, beispielsweise verbrannt. Wird lediglich eine
physikalische, d.h. thermische, Behandlung der Teile mit Hilfe eines
Trägergases
durchgeführt,
kann das abgezogene Trägergas
beispielsweise entsprechend gereinigt und erneut in die Vorrichtung
eingeführt
werden. Findet überwiegend
eine chemische Behandlung der Teile statt, entstehen bei der Behandlung
chemische Reaktionsprodukte, die weiterverarbeitet, insbesondere
verbrannt, werden müssen.
Die Erfindung sieht daher bei einer bevorzugten Ausführungsform
vor, dass jeder Behandlungskammer eine eigene Verbrennungskammer
für die
abgeführten
Gase zugeordnet ist. Die aus der entsprechenden Behandlungskammer
abgeführten
Gase werden daher in die entsprechende Behandlungskammer eingeführt und
verbrannt (abgefackelt). Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung münden die
Gasabführeinrichtungen
der Behandlungskammern in eine gemeinsame Sammelleitung, die in eine
gemeinsame Verbrennungskammer führt.
Noch eine andere Ausführungsform
der Erfindung sieht vor, dass die Gasabführeinrichtungen eine Umschalteinrichtung
zur Abführung
der Gase in die eigene oder die gemeinsame Verbrennungskammer aufweisen.
Bei dieser Ausführungsform
kann daher der entsprechende Weg zur Nachbehandlung ausgewählt werden,
je nachdem, ob die aus jeder Behandlungskammer stammenden Gase gemeinsam
behandelt werden können
oder getrennt behandelt werden müssen.
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Bei
der erfindungsgemäß ausgebildeten
Vorrichtung kann es sich beispielsweise um einen Bandofen, Stoßofen etc.
handeln, wobei die jeweilige Art der Förderung der Teile durch die
Vorrichtung nicht kritisch ist. Bei einem Stoßofen werden die Teile beispielsweise
entlang einer Gleitbahn oder Rollenbahn geführt und mit Hilfe einer Stoßeinrichtung durch
die Vorrichtung gedrückt.
Die zu behandelnden Teile selbst sind in entsprechenden Chargenträgern angeordnet,
welche gasdurchlässig
sind, beispielsweise seitliche Lochwände besitzen. Vorzugsweise
sind mehrere Chargenträger
auf ihrem Weg durch die Vorrichtung übereinander angeordnet.
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Ein
Beispiel für
das Anwendungsgebiet von derartigen Vorrichtungen ist die Entbinderung
von Formteilen, bei denen noch mit Bindemittelresten versehene gepresste,
spritzgegossene etc. Formteile durch die Vorrichtung geführt werden,
um das Bindemittel vor dem nachfolgenden Sinterprozess zu entfernen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
werden sowohl ein Trägergas
(Stickstoff) als auch ein Reaktionsgas (Salpetersäure) in
die einzelnen Behandlungskammern der Vorrichtung eingeführt, wobei
die Teile, die entlang einem oder mehreren parallelen Förderwegen
durch die Vorrichtung geführt
werden, seitlich mit den eingeführten
Gasen beaufschlagt werden, und zwar wechselseitig von Behandlungskammer
zu Behandlungskammer oder wechselseitig innerhalb einer Behandlungskammer.
Die während der
Behandlung neu entstehenden Gase, beispielsweise Formaldehyd, oder
vorhandenen Gase (Salpetersäure,
Stickstoff) werden über
die Gasabführeinrichtungen
einer jeden Behandlungskammer aus dieser abgeführt und entsprechend weiterbehandelt
(gereinigt, separiert, verbrannt etc.).
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung
mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:
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1 eine
schematische Draufsicht auf eine Vor richtung zur Behandlung von
Teilen;
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2 einen
vergrößerten schematischen Querschnitt
durch die erste Behandlungskammer der in 1 gezeigten
Vorrichtung;
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3 einen
schematischen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform
einer Vorrichtung zur Behandlung von Teilen;
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4 eine
schematische Draufsicht auf die Vorrichtung der 3;
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5 eine
schematische Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung
zur Behandlung von Teilen; und
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6 eine
schematische Draufsicht auf noch eine weitere Ausführungsform
einer Vorrichtung zur Behandlung von Teilen.
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Bei
der in 1 in der Draufsicht schematisch dargestellten
Vorrichtung zur physikalischen und/oder chemischen Behandlung von
Teilen handelt es sich um einen sogenannten Stoßofen, bei dem die zu behandelnden
Teile auf zwei Förderwegen 3, 4, die
nebeneinander angeordnet und als Gleitbahnen ausgebildet sind, in
Pfeilrichtung mit Hilfe einer geeigneten Stoßeinrichtung (nicht gezeigt)
durch den Ofen bewegt werden. Die zu behandelnden Teile sind dabei
in kastenförmigen
Chargenträgern
angeordnet, wobei mehrere Chargenträger übereinander angeordnet sind.
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Die
dargestellte Vorrichtung 1 besitzt vier hintereinander
angeordnete und durch geeignete Trennwände 13 voneinander
getrennte Behandlungskammern 2. In 1 ist gezeigt,
dass jede Behandlungskammer 2 eine Umwälzeinrichtung 5 in
der Form eines axial ansaugenden und radial ausblasenden Gebläses aufweist.
Die Umwälzeinrichtung 5 ist zentral
im oberen Bereich einer jeden Behandlungskammer 2 angeordnet.
Mit Hilfe dieser Umwälzeinrichtung 5 wird
in jeder Kammer ein eingeführtes
Trägergas
und ein eingeführtes
Reaktionsgas so umgewälzt,
dass die zu behandelnden Teile mit der gebildeten Gasatmosphäre beaufschlagt
werden, wodurch die Teile erwärmt
und einer chemischen Reaktion unterzogen werden. Bei der hier dargestellten Vorrichtung
handelt es sich beispielsweise um eine Vorrichtung zum Entbindern
von Formteilen, wobei in der Vorrichtung die noch mit einem Bindemittel
versehenen Formteile so behandelt werden, dass das Bindemittel entfernt
und abgefackelt wird. Die entsprechende Vorrichtung zum Abfackeln
ist hierbei nicht gezeigt.
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Jede
Behandlungskammer 2 weist Einführungseinrichtungen für das Trägergas,
beispielsweise Stickstoff, und das Reaktionsgas, beispielsweise Salpetersäure, auf.
Ferner besitzt jede Behandlungskammer 2 entsprechende Gasabführeinrichtungen. Die
in 1 in jeder Behandlungskammer dargestellten Pfeile
zeigen die Richtung an, mit der die zu behandelnden Teile mit der
Gasatmosphäre
beaufschlagt werden. In der ersten Behandlungskammer von oben werden
die Teile seitlich von außen
beaufschlagt. In der darunter dargestellten zweiten Behandlungskammer
werden die Teile von innen nach außen beaufschlagt. Entsprechendes
geschieht in der dritten und vierten Behandlungskammer. Die Teile
werden daher von Behandlungskammer zu Behandlungskammer wechselseitig
beaufschlagt, so dass insgesamt eine gleichmäßige Beaufschlagung mit der
Gasatmosphäre
aus seitlicher Richtung erreicht wird.
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2 zeigt
einen vergrößerten Querschnitt durch
die in 1 oben dargestellte erste Behandlungskammer. In
dieser Behandlungskammer 2, die mit einer entsprechenden
Isolierung versehen ist, befindet sich mittig an der Oberseite die
erwähnte
Umwälzeinrichtung 5.
Die beiden Förderwege
sind bei 3 und 4 dargestellt, wobei auf diesen
Förderwegen (Gleitbahnen)
mehrere übereinander
angeordnete Chargenträger 6 gezeigt
sind, die die zu behandelnden Formteile enthalten. Die Chargenträger 6 weisen mit
Löchern
versehene Seitenwände
auf, damit die Gasatmosphäre
die Chargenträger
durchdringen kann. Bei 9 sind schematisch geeignete Heizeinrichtungen
dargestellt. Das Trägergas
wird über
eine bei 10 gezeigte Gaslanze eingeführt, während das Reaktionsgas über eine
bei 11 gezeigte Gaslanze eingeführt wird. Eine geeignete Gasabführeinrichtung
ist bei 12 gezeigt.
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Durch
die Umwälzeinrichtung 5 wird
das eingeführte
Gasgemisch in Richtung der dargestellten Pfeile innerhalb der Behandlungskammer 2 umgewälzt, wobei
entsprechende Gasleiteinrichtungen 7, 8 bewirken,
dass das Gas von der Umwälzeinrichtung
radial nach außen
und dann nach unten und nach innen durch die Leiteinrichtungen 8 (Lochwände) geführt wird.
Das Gas durchströmt
die Chargenträger 6 mit
den Formteilen und wird innen von der Umwälzeinrichtung wieder nach oben
angesaugt.
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Da
jede Behandlungskammer 2 mit eigenen Gaseinführeinrichtungen
und Gasabzugseinrichtungen versehen ist und eine eigene Umwälzeinrichtung aufweist,
lässt sich
in jeder Behandlungskammer 2 eine gewünschte Gasatmosphäre einstellen,
die der erforderlichen Behandlung entspricht.
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3 zeigt
einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung
zum Behandeln von Teilen. Bei dieser Vorrichtung, die ebenfalls beispielsweise
vier hintereinander angeordnete Behandlungskammern aufweist, erstreckt
sich ein einziger Förderweg 4 durch
die Vorrichtung. Auch hier handelt es sich um einen Stoßofen, bei
dem in Chargenträgern 6 untergebrachte
Teile in Längsrichtung durch
die Vorrichtung bewegt werden.
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Bei
der hier dargestellten Ausführungsform ist
ebenfalls eine Umwälzeinrichtung 5 in
der Form eines axial ansaugenden und radial ausblasenden Gebläses etwa
mittig an der Oberseite einer Behandlungskammer 2 angeordnet.
Geeignete Gasleiteinrichtungen 7, 8 sorgen für eine entsprechende
Gasumwälzung
innerhalb der Behandlungskammer, wobei bei dieser Ausführungsform
nur ein Trägergas über eine
Gaslanze 10 in die Behandlungskammer eingeführt wird.
Es soll daher nur eine Erwärmung der
zu behandelnden Teile stattfinden, was mit Hilfe von geeigneten
Heizeinrichtungen 9 geschieht. Das Gas wird von der Umwälzeinrichtung 5 radial
abgegeben, nach unten umgelenkt und nochmals umgelenkt, wobei es
durch die Lochwände 8 die übereinander
angeordneten Chargenträger 6 seitlich
durchströmt.
Es wird auf der anderen Seite der Kammer nach oben umgelenkt und
von der Umwälzeinrichtung 5 axial
angesaugt. Auch bei dieser Ausführungsform
weist die Behandlungskammer eine eigene Gasabführeinrichtung 12 auf.
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4 zeigt
schematisch eine Draufsicht auf die in 3 dargestellte
Vorrichtung. Die Vorrichtung 1 besitzt vier hintereinander
angeordnete Behandlungskammern 2, durch die sich der Förderweg 4 erstreckt.
In jeder Behandlungskammer 2 befindet sich eine Umwälzeinrichtung 5.
Die in den Behandlungskammern dargestellten Pfeile geben die Richtung wieder,
in der die Teile mit der Gasatmosphäre beaufschlagt werden. Dies
geschieht auch bei dieser Ausführungsform
wechselseitig, d.h. die Teile werden in der ersten Behandlungskammer
von oben von links nach rechts, in der zweiten Behandlungskammer
von rechts nach links, in der dritten Behandlungskammer wieder von
links nach rechts und in der vierten Behandlungskammer wieder von
rechts nach links beaufschlagt.
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5 zeigt
eine schematische Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform
einer Vorrichtung zur Behandlung von Teilen. Auch hier weist jede
Behandlungskammer 2 eine eigene Umwälzeinrichtung 5 auf.
Die Gasleiteinrichtungen sind jedoch hierbei so angeordnet und ausgebildet,
dass sie sich etwa in Diagonalrichtung erstrecken, so dass in jeder
Behandlungskammer die Teile sowohl von rechts nach links als auch
von links nach rechts beaufschlagt werden, wie durch die Pfeile
in 5 angedeutet. Im Gegensatz zu den vorhergehenden
Ausführungsformen wird
daher bei dieser Ausführungsform
bereits in der jeweiligen Behandlungskammer selbst eine wechselseitige
Beaufschlagung der Teile verwirklicht.
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6 zeigt
eine schematische Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform
einer Vorrichtung zur Behandlung von Teilen. Diese Vorrichtung besitzt zwei
hintereinander angeordnete Behandlungskammern 2, die jeweils
durch eine Gastrennwand in zwei Kammerhälften unterteilt sind. Pro
Behandlungskammer ist wiederum eine Umwälzeinrichtung 5 vorgesehen.
Durch die dargestellte Trennwand 14 werden jedoch auch
bei dieser Ausführungsform
die Teile bereits in jeder Behandlungskammer wechselseitig beaufschlagt,
wie durch die dargestellten Pfeile angedeutet. Bei dieser Ausführungsform
erstrecken sich zwei Förderwege 3, 4 durch
die Vorrichtung.
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Es
versteht sich, dass weitere Ausführungsformen
möglich
sind, um eine wechselseitige Beaufschlagung der Teile in jeder Behandlungskammer oder
von Behandlungskammer zu Behandlungskammer zu erreichen. Die dargestellten
und beschriebenen Ausführungsformen
sind daher lediglich Ausführungsbeispiele.
Wesentlich ist, dass die zu behandelnden Teile in jeder Behandlungskammer
quer zur Förderrichtung
mit der Gasatmosphäre
beaufschlagt werden und dass jede Behandlungskammer ihre eigenen
Gaszuführeinrichtungen
und Gasabführeinrichtungen
besitzt, so dass die Abgase der einen Kammer nicht in die nächste Behandlungskammer dringen.