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Die
Erfindung betrifft eine Toreinheit zum gasdichten Abtrennen zweier
benachbarter Hochtemperaturbereiche innerhalb eines Hochtemperaturofen,
welche umfasst:
- a) ein Torblatt, welches zwischen
einer Offenstellung und einer Schließstellung verfahrbar ist;
- b) eine Führungsstruktur,
innerhalb welcher das Torblatt entlang eines Verfahrweges verfahrbar ist;
- c) wenigstens ein Dichtelement, welches von dem Torblatt mitgeführt wird.
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Außerdem betrifft
die Erfindung einen Hochtemperaturofen mit
- a)
einem Ofentunnel, welcher eine erste Hochtemperaturzone und eine
zweite Hochtemperaturzone umfasst;
- b) einer in einem Übergangsbereich
zwischen der ersten und der zweiten Hochtemperaturzone angeordneten
Toreinheit, durch welche die Hochtemperaturzonen gasdicht voneinander
abtrennbar sind.
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Derartige
Hochtemperaturöfen
werden in Form von Vakuumöfen
zum Brennen von Gegenständen
verwendet, die in aufeinanderfolgenden Ofenzonen in verschiedenen
Gasatmosphären
mit teils sehr niedrigen Gasdrücken
gebrannt werden müssen.
In solchen Hochtemperaturöfen
können
beim Brennvorgang Temperaturen von bis zu 1800°C herrschen.
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Es
gibt Brenngut, welches in einer ersten Ofenzone in einer ersten
Gasatmosphäre
gebrannt wird und danach eine zweite Ofenzone überführt werden muss, in welcher
es in einer zweiten, anderen Gasatmosphäre gebrannt werden kann. Während des
Brennvorganges, bei dem in den aufeinanderfolgenden Ofenzonen unterschiedliche
Gasatmosphären
herrschen, sind diese beiden Ofenzonen durch das Torblatt einer
eingangs erwähnten
Toreinheit gasdicht voneinander getrennt.
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Als
Dichtelement wird bei bekannten Toreinheiten beispielsweise eine
Silikondichtung verwendet, die eine Temperaturbeständigkeit
von 240°C
bis maximal 300°C
aufweist. Wenn nun Brenngut von einer Ofenzone in die nächste überführt werden
muss, müssen
die beiden einander benachbarten Ofenzonen zunächst evakuiert werden, damit
es nicht zu einer ungewollten Gasdurchmischung beim Öffnen des Torblatts
kommt. Gegebenenfalls können
die Ofenzonen vor Öffnen
des Torblatts mit einem Inertgas geflutet werden.
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Unabhängig davon,
ob die Toreinheit in einem Vakuumofen verwendet wird oder nicht,
müssen die
beiden einander benachbarten Ofenzonen vor dem Öffnen des Torblatts auf dasselbe
Druckniveau gebracht werden. Auch bei nicht unter niedrigem Druck
betriebenen Öfen,
bei denen zwei einander benachbarte Ofenzonen während des Brennvorgangs mit
verschiedenen Betriebsgasen geflutet sind, müssen diese zwei eine Schleusenkammer
einschließenden
Ofenzonen dann vor dem Öffnen
des Torblatts evakuiert werden; im Anschluss muss ein Druckausgleich
erfolgen, wozu die Ofenzonen gegebenenfalls mit einem Inertgas gefüllt werden
können.
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Wird
nun das Torblatt in seine Offenstellung gebracht, um den Weg zwischen
den beiden aneinander angrenzenden Ofenzonen freizugeben, so durchfährt zumindest
ein Abschnitt der Dichtung den heißen Ofentunnel.
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Damit
dieser Abschnitt der Dichtung dabei keiner für sie schädlichen Wärmestrahlung ausgesetzt wird,
wird die Temperatur im Ofentunnel bekannter Hochtemperaturöfen vorher
auf eine Temperatur abgesenkt, bei welcher die Silikondichtung keinen
Schaden erleidet. Dabei sind beispielsweise noch Temperaturen von
bis zu 550°C
möglich,
wenn die Silikondichtung dieser Temperatur nur kurzzeitig ausgesetzt
wird, was beim Hoch- oder Niederfahren des Torblatts der Fall ist.
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Nach
dem Überführen des
Brennguts von der ersten Ofenzone in die zweite Ofenzone wird das Torblatt
wieder geschlossen und der Ofen muss entsprechend wieder auf seine
Betriebstemperatur von 1500°C
bis 1800°C
aufgeheizt werden.
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Durch
das Absenken der Temperatur und das sich daran anschließende Aufheizen
dauert der Vorgang des Überführens von
Brenngut von einer Ofenzone zur nächsten verhältnismäßig lange und ist darüber hinaus
entsprechend energieaufwändig.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Toreinheit und einen Hochtemperaturofen
der eingangs genannten Art zu schaffen, durch welche bzw. bei welchem
die Überführung von
Brenngut von einer ersten Ofenzone in eine zweite Ofenzone schneller und
unter geringerem Energiebedarf erfolgen kann.
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Diese
Aufgabe wird im Hinblick auf die Toreinheit der eingangs genannten
Art dadurch gelöst, dass
- d) Schutzmittel vorgesehen sind, welche über wenigstens
einen Teil des Verfahrweges des Torblatts von diesem mitführbar sind
und durch welche wenigstens ein Abschnitt des Dichtelements über wenigstens
einen Teil des Verfahrwegs des Torblatts gegen einen für das Dichtelement schädlichen
Einfluss, insbesondere gegen Wärmestrahlung,
abschirmbar ist.
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Der
schädliche
Einfluss ist bei Hochtemperaturöfen
und besonders bei Vakuumöfen
insbesondere durch Wärmestrahlung
gegeben, welche auf das Dichtelement treffen kann. Bei bekannten
Vakuumöfen
werden Strahlungsleistungen von bis zu 500 kW/m2 erreicht.
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Dadurch,
dass ein Abschnitt des Dichtelements, welcher beim Absenken oder
Anheben des Torblatts der Ofenatmosphäre ausgesetzt ist, durch die
Schutzmittel abgeschirmt ist, muss die Ofentemperatur nicht mehr
abgesenkt werden, bevor das Torblatt zwischen seiner Offenstellung
und seiner Schließstellung
verfahren werden kann. Das Torblatt kann also bei normaler Betriebstemperatur
des Hochtemperaturofens verfahren werden, ohne dass das Dichtelement
Schaden nimmt. Dadurch ist der gesamte Zeitraum, der für die Überführung von Brenngut
von einer ersten Ofenzone in eine dazu benachbarte zweite Ofenzone
benötigt
wird, verkürzt, da
weder eine Abkühlphase
noch eine Phase zum Wiederaufheizen des Ofentunnels erforderlich
ist. Darüber
hinaus wird insbesondere die Energie gespart, welche zum bislang
notwendigen Wiederaufheizen aufgewendet werden musste.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Im
Hinblick auf die Abschirmung gegen Wärmestrahlung ist es besonders
vorteilhaft, wenn die Schutzmittel als Kühlstruktur ausgebildet sind,
durch welche wenigstens ein Abschnitt des Dichtelements gegen Wärmestrahlung
abschirmbar ist.
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Dabei
hat es sich als günstig
erwiesen, wenn die Kühlstruktur
ein von einem Kühlmedium
durchströmbares
Hohlprofil ist. Als Kühlmedium
wird vorzugsweise Wasser verwendet.
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Es
kann günstig
sein, wenn die Schutzmittel relativ gegen über dem Torblatt bewegbar sind.
Dies kann beispielsweise dazu dienen, dass wenigstens ein Abschnitt
des Dichtelements in der Schließstellung
des Torblatts von den Schutzmitteln freigebbar ist. So kann der
bestreffende Abschnitt des Dichtelements in der Schließstellung
des Torblatts z. B. durch stationäre bauliche Maßnahmen,
wie einer gekühlten Gegenfläche, gegenüber Wärmestrahlung
geschützt werden,
die am Ofen vorgesehen sind, in welchem die Toreinheit verwendet
wird.
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Es
hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Torblatt eine erste
Hauptfläche
und eine parallel dazu verlaufende zweite Hauptfläche hat,
wobei in wenigstens dem Randbereich wenigstens einer Hauptfläche eine
umlaufende Nut eingelassen ist, in welcher ein Dichtring einsitzt.
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Wenn
der Dichtring schlauchförmig
sowie aufblasbar und entleerbar ist, kann der Dichtring in entleertem
und dadurch erschlafftem Zustand unterhalb der Hauptfläche des
Torblatts verlaufen, in welcher die entsprechende Nut eingelassen
ist. Im aufgeblasenen Zustand drückt
sich der Dichtring dann aus der Nut heraus über die entsprechende Hauptfläche des
Torblatts hinaus und kann so gegen die entsprechende Gegenfläche abdichten.
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Es
ist baulich günstig,
wenn das Dichtelement mit durch die Führungsstruktur gebildeten Gegenflächen zusammenarbeitet.
Wenn die Führungsstruktur
beispielsweise als Führungsschiene
mit einem nach innen geöffneten
U-Profil ausgebildet ist, so können
die Innenflanken des U-Profils als Gegenfläche für das Dichtelement dienen.
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Um
auch den Abschnitt des Dichtelements, welcher beim Durchfahren des
Torblatts durch den Ofentunnel hindurch mit der Ofenatmosphäre in Kontakt
kommt, in der Schließstellung
des Torblatts eine Gegenfläche
zu bieten, ist es günstig,
wenn die Führungsstruktur
einer senkrecht zu Verfahrrichtung des Torblatts verlaufende Aufnahme
umfasst, von welcher das Torblatt mit wenigstens einem Abschnitt
des Dichtelements aufgenommen ist, wenn es seine Schließstellung
einnimmt.
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Um
eine Abschirmwirkung der Schutzmittel auch in der Schließstellung
des Torblatts aufrecht zu erhalten, ist es günstig, wenn die Schutzmittel
in der Schließstellung
des Torblatts näher
an der abzuschirmenden Atmosphäre
angeordnet sind als der abzuschirmende Abschnitt des Dichtelements.
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Im
Hinblick auf den Hochtemperaturofen der eingangs genannten Art wird
die oben erläuterte
Aufgabe dadurch gelöst,
dass
- c) als Toreinheit die Toreinheit nach
einem der Ansprüche
1 bis 10 vorgesehen ist.
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Die
damit verbundenen Vorteile entsprechen den oben zur Toreinheit erläuterten
Vorteilen.
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Bei
einem Hochtemperaturofen ist es vorteilhaft, wenn Führungsstruktur-Abschirmmittel,
welche im Bereich des Ofentunnels verlaufende Abschnitte der Führungsstruktur
gegen die Atmosphäre
im Ofentunnel abschirmen, wenn das Torblatt seine Offenstellung
einnimmt, und/oder Torblatt-Abschirmmittel vorgesehen sind, welche
das Torblatt gegen die Atmosphäre
im Ofentunnel abschirmen, wenn das Torblatt seine Offenstellung
einnimmt.
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Auf
diese Weise kann verhindert oder zumindest vermieden werden, dass
sich Abschnitte der Führungsstruktur
durch Wärmestrahlung
aufheizen, die nachfolgend wieder mit dem Dichtelement in Kontakt
kommen und dieses zerstören
würden,
wenn sie zu heiß würden. Durch
die Abschirmung des Torblatts kann die Gefahr verringert werden,
dass sich das Torblatt durch Wärmestrahlung
selbst – gegebenenfalls nur
in einem Randbereich – derart
aufheizt, dass die von dem Torblatt mitgeführte Dichtung zerstört wird.
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Dies
kann vorteilhaft verwirklicht werden, indem die Führungsstruktur-Abschirmmittel
und/oder die Torblatt-Abschirmmittel
verschwenkbare Abschirmklappen umfassen.
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Diese
Abschirmklappen können
vorteilhaft so angeordnet sein, dass sie eine Stellung einnehmen,
in welcher sie das Torblatt gegen die in den Ofenzonen herrschenden
Atmosphären
abschirmen, wenn das Torblatt seine Schließstellung einnimmt; insbesondere
kann dadurch auch eine Abschirmung des Torblatts gegen Wärmestrahlung
gewährleistet sein.
Anders ausgedrückt
liegen die Abschirmklappen und das geschlossene Torblatt in einer
Art Sandwich-Ordnung entlang des Ofentunnels vor, wenn das Torblatt
seine Schließstellung
einnimmt. Auf diese Weise führt
das gegenüber
den Ofenzonen kühlere
Torblatt oder die kühlere
außenliegende
Oberfläche
einer Wärmedämmung des
Torblatts zu einer geringeren Abkühlung in seiner bzw. ihrer
Nachbarschaft.
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Im
Hinblick auf die Führungsstruktur-Abschirmmittel,
welche das Torblatt flankierende Abschnitte der Führungsstruktur
und auch die oben erwähnte
Aufnahme abschirmen können,
ist es günstig,
wenn diese wenigstens eine Einrichtung mit zwei Klappen umfassen,
welche jeweils um eine Drehachse verschwenkbar sind, die parallel
zu von den Klappen abzuschirmenden Abschnitten der Führungsstruktur
verläuft.
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Nachstehend
wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand der beigefügten
Zeichnungen näher
erläutert.
In diesen zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
durch einen Vakuumofen im Bereich einer Toreinheit mit einem Torblatt,
mittels welchem zwei aufeinanderfolgende Ofenzonen des Vakuumofens
gasdicht voneinander getrennt werden können, wobei das Torblatt in
seiner Offenstellung gezeigt ist;
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2 einen
Schnitt durch den Vakuumofen von 1 senkrecht
zu dessen Längsrichtung,
wobei eine Wärmedämmung des
Torblatts teilweise weggebrochen gezeigt ist;
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3 einen
der 1 entsprechenden Längsschnitt durch den Vakuumofen,
wobei das Torblatt in seiner Schließstellung gezeigt ist;
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4 einen
Schnitt durch den Vakuumofen von 3 entlang
der dortigen Schnittlinie IV-IV; und
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5 einen
der 2 entsprechenden Schnitt durch den Vakuumofen
von 3.
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In
den Figuren ist mit 10 insgesamt ein evakuierbarer Vakuumofen
mit einem Ofengehäuse 12 bezeichnet.
Durch das Ofengehäuse
hindurch erstreckt sich ein Ofentunnel 14. Dieser weist
in der durch einen Pfeil dargestellten Förderrichtung 16 aufeinander
folgende verschiedene Ofenzonen auf, in denen unterschiedliche Gasatmosphären mit
teils sehr niedrigen Gasdrücken
herrschen können,
wie es an und für
sich bekannt ist.
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Von
solchen verschiedenen Ofenzonen sind in den 1, 3 und 4 zwei
in Förderrichtung 16 aufeinander
folgende Ofenzonen in Form einer ersten Ofenzone 18 und
einer zweiten Ofen zone 20 gezeigt, zwischen denen ein Übergangsbereich 22 angeordnet
ist.
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Mittels
einer weiter unten näher
erläuterten Toreinheit 24 kann
der Übergangsbereich 22 zwischen
den Ofenzonen 18 und 20 wahlweise freigegeben
oder verschlossen werden, wobei die Ofenzonen 18 und 20 im
letzteren Fall gasdicht voneinander getrennt sind.
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Entlang
des Ofentunnels 14 sind senkrecht zur Förderrichtung 16 und
horizontal verlaufende antreibbare Rollen 26 angeordnet,
welche außerhalb des
Ofengehäuses 12 verdrehbar
gelagert sind. Mittels der Rollen 26 wird Brenngut durch
den Ofentunnel 14 gefördert,
wozu das Brenngut unmittelbar auf den Rollen 26 ruhen oder
in entsprechenden Brenngestellen oder -gefäßen durch den Vakuumofen 10 geführt werden
kann.
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Das
Ofengehäuse 12 ist
im Bereich des Ofentunnels 14 innen mit einem feuerfesten
Material 28 ausgekleidet, welches Betriebstemperaturen
des Vakuumofens 10 von bis zu 1800°C ermöglicht. Das Bodenniveau der
beiden Ofenzonen 18 und 20 liegt in einer gemeinsamen
horizontalen Bodenebene 30, wogegen der Boden 32 im Übergangsbereich 22 zwischen
den Ofenzonen 18 und 20 gegenüber der Bodenebene 30 abgesenkt
ist.
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Die
Toreinheit 24 umfasst ein Torblatt 34 mit zwei
gegenüberliegenden
senkrecht zur Förderrichtung 16 verlaufenden
Hauptflächen 36, 38,
zwei Seitenrändern 40, 42 sowie
einem oberen Rand 44 und einem unteren Rand 46.
Das Torblatt 34 erstreckt sich durch einen dem Boden 32 im Übergangsbereich 22 gegenüberliegenden
Durchlass 48 im Ofengehäuse 12 nach
oben in ein Torgehäuse 50.
An seinem oberen Rand 44 ist das Torblatt 34 mit
einer nicht weiter interessierenden pneumatischen Hubeinrichtung 52 verbunden.
Durch diese kann das Torblatt 34 vertikal zwischen seiner
in den 1 und 2 gezeigten Offenstellung und
seiner in den 3 bis 5 gezeigten
Schließstellung
verfahren werden.
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In
die Hauptflächen 36 und 38 des
Torblatts 34 sind unter weitgehend konstantem Abstand zu dessen
Außenrändern 40, 42, 44 und 46 umlaufende Nuten 54 bzw. 56 eingelassen.
In die Nuten 54 und 56 ist jeweils eine elastische
schlauchförmige
aufblasbare Silikondichtung 58 bzw. 60 eingelegt,
welche Temperaturen bis maximal etwa 300°C standhalten kann. Die Silikondichtungen 58 und 60 werden aufgeblasen,
indem sie mit Gas durchströmt
werden, wozu jeweils hier nicht dargestellte Einlass- und Auslassanschlüsse vorhanden
sind.
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Die
Silikondichtungen 58 und 60 sind so dimensioniert,
dass sie im erschlafften Zustand, also ohne durch sie hindurch strömendes Gas,
unterhalb der Hauptfläche 36 bzw. 38 des
Torblatts 34 in der Nut 54 bzw. 56 verlaufen.
Im aufgeblasenen Zustand ragen die Silikondichtungen 58 und 60 über die Hauptflächen 36 bzw. 38 des
Torblatts 34 hinaus.
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Das
Torblatt 34 trägt
an seinen Seitenrändern 40 und 42 Führungsplatten 62 und 64,
welche parallel zur Förderrichtung 16 verlaufen
und jeweils über
die Hauptfläche 36 und
die Hauptfläche 38 des Torblatts 34 überstehen,
was in 4 zu erkennen ist.
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Mit
diesen Führungsplatten 62 und 64 läuft das
Torblatt 34 in einem vertikalen Abschnitt einer Führungsstruktur 66.
Der vertikale Abschnitt der Führungsstruktur 66 ist
im Bereich des Ofentunnels 18 durch jeweils zwei auf jeder
Seite des Torblatts 34 angeordnete Führungsrippen 68, 70 ausgebildet,
die das Torblatt 34 in Förderrichtung 16 gesehen
vorne und hinten flankieren (vgl. 4). Im Bereich
des Torgehäuses 50 ist
der vertikale Abschnitt der Führungsstruktur 66 als
rechts und links des Torblatts 34 verlaufende Nut 72 in
den hier nicht eigens mit einem Bezugszeichen versehenen, parallel
zur Förderrichtung 16 verlaufenden
Seitenwänden
des Torgehäuses 50 ausgebildet.
Die vertikal verlaufenden Abschnitte der Silikondichtungen 58 und 60 im
Torblatt 34 sind von den Führungsrippen 68 bzw. 70 (vgl. 4)
flankiert bzw. liegen innerhalb der Nuten 72.
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Am
Boden 32 im Übergangsbereich 22 zwischen
der ersten Ofenzone 18 und der zweiten Ofenzone 20 sind
die sich jeweils auf beiden Seiten des Ofengehäuses 12 gegenüberliegenden
Führungsrippen 68 und 70 durch
zwischen den Seitenwänden des
Ofengehäuses 12 verlaufende
Bodenrippen 74 und 76 verbunden. Diese bilden
eine Bodenaufnahme 78, in welche das Torblatt 34 mit
seinem unteren Rand 46 voraus einfahren kann und welche
die Führungsstruktur 66 komplettiert.
Wenn das Torblatt 34 in die Bodenaufnahme eingefahren ist,
sind die unteren vertikalen Abschnitte der Silikondichtungen 58, 60 von
den Bodenrippen 74 bzw. 76 flankiert.
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Das
Torblatt 34 ist in an und für sich bekannter Weise wassergekühlt. Dazu
ist es von einem von Kühlwasser
durchströmbaren
Kanalsystem durchzogen, was hier nicht näher dargestellt ist.
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Damit
das Torblatt 34 mit seinen hitzeempfindlichen Silikondichtungen 58 und 60 in
den Ofentunnel 14 im Übergangsbereich 22 eingefahren
werden kann, ohne dass die Silikondichtungen 58, 60 bei den
im Ofentunnel 14 herrschenden Temperaturen von bis zu 1800°C zerstört werden,
müssen
die Silikondichtungen 58 und 60 vor den hohen
Temperaturen geschützt
werden.
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Dazu
umfasst die Toreinheit 24 eine Schutzabdeckung 80 mit
zwei Teilabdeckungen 82, von denen jeweils eine auf jeder
Hauptflächenseite
des Torblatts 34 angeordnet ist. Jede Teilabdeckung 82 umfasst
als Kühlstruktur
ein U-förmiges
Hohlprofil 84, dessen einer Seitenabschnitt 86 an
seinem freien Ende mit einem Wasserzulauf 88 und dessen
anderer Seitenabschnitt 90 an seinem freien Ende mit einem
Wasserablauf 92 verbunden ist, so dass das Hohlprofil 84 mit
Kühlwasser
durchströmt
werden kann. Der Wasserzulauf 88 und der Wasserablauf 92 sind
als flexible Schläuche
ausgebildet, wodurch eine Relativbewegung der Schutzabdeckung 80 diesen gegenüber möglich ist.
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Der
die Seitenabschnitte 86 und 90 verbindende untere
Abschnitt 94 des Hohlprofils 84 verläuft parallel
zum unteren Rand 46 des Torblatts 34. Die Seitenabschnitte 86 und 90 des
Hohlprofils 84 sind gegenüber den vertikalen Abschnitten
der Silikondichtung 58 nach innen versetzt angeordnet.
Das Hohlprofil 84 und der davon eingerahmte Bereich ist von
einer Wärmeschutzmatte 96 aus
z. B. Graphitfilz abgedeckt, welche sich in vertikaler Richtung
von dem unteren Abschnitt 94 des Hohlprofils 84 bis
kurz unterhalb der Verbindungsstellen zum Wasserzulauf 88 bzw.
zum Wasserablauf 92 der Seitenabschnitte 86 und 90 des
Hohlprofils 84 erstreckt.
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An
den oberen Stirnseiten der Seitenabschnitte 86 und 90 des
Hohlprofils 84 ist eine sich senkrecht zur Hauptfläche 36 des
Torblatts 34 erstreckende Halteplatte 98 angeordnet.
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Die
Wärmeschutzmatte 96 trägt an ihrem oberen
Rand eine vorstehende Abdeckung 100. Die Auskleidung aus
feuerfestem Material 28 weist koaxial zu dem Durchlass 48 im
Ofengehäuse 12 einen Durchlass 102 auf,
dessen Querschnitt so ausgewählt
ist, dass nur ein geringer Abstand zu den Wärmeschutzmatten 96 der
Schutzabdeckung 80 verbleibt. Die Schutzabdeckung 80 kann
gemeinsam mit dem Torblatt 34 in vertikaler Richtung verfahren
werden, ist jedoch ihrerseits gegenüber dem Torblatt 34 vertikal
beweglich. Dazu ist für
jede Teilabschir mung 82 ein der Übersichtlichkeit halber nicht
dargestellter Stellmotor vorgesehen.
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In
der in 1 gezeigten Offenstellung des Torblatts 34 nimmt
die Schutzabdeckung 80 eine vertikale Position ein, bei
welcher der untere Abschnitt 94 des Hohlprofils 84 unten
bündig
mit dem unteren Rand 46 des Torblatts 34 abschließt. Der
untere Abschnitt 94 des Hohlprofils 84 deckt dabei
den parallel zum unteren Rand 46 des Torblatts 34 verlaufenden Abschnitt
der Silikondichtung 58 ab.
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In
der in 1 gezeigten Offenstellung des Torblatts 34 ragt
dieses und die Schutzabdeckung 80 durch den Durchlass 48 im
Ofengehäuse 12 und
den Durchlass 102 im feuerfesten Material 28 ein
wenig in den Übergangsbereich 22 im
Ofentunnel 14 hinein. Im Übergangsbereich 22 ist
eine Deckenklappe 104 vorgesehen. Diese kann mittels eines
nicht dargestellten Stellmotors zwischen einer oberen Stellung, in
welcher sie in einer horizontalen Ebene knapp unterhalb des Durchlasses 102 im
feuerfesten Material 28 vorliegt (vgl. 1)
und einer herab geklappten Stellung, in welcher sie den Weg für das Torblatt 34 mit
der Schutzabdeckung 80 in den Ofentunnel 14 hinein
freigibt (vgl. 3), verschwenkt werden. Die Drehachse
der Deckenklappe 104 ist im Übergangsbereich 22 auf
der Seite der ersten Ofenzone 18 angeordnet und verläuft in einer
horizontalen Ebene senkrecht zur Förderrichtung 16.
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Im Übergangsbereich 22 ist
ferner eine zweiflügelige
Tür 106 angeordnet.
Deren Türklappen 106a, 106b können mittels
eines Stellmotors 108 um jeweils eine vertikale Drehachse,
die im Übergangsbereich 22 auf
der Seite der zweiten Ofenzone 20 angeordnet ist, zwischen
einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung verschwenkt werden.
In der ersten Stellung sind die Türklappen 106a, 106b parallel zur
Förderrichtung 16 angeordnet
(vgl. 1), wogegen diese in der zweiten Stellung senkrecht
zur Förderrichtung 16 angeordnet
sind (vgl. 3 und 4).
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Die
Bodenaufnahme 78 ist im Übergangsbereich 22 durch
eine zweiflügelige
Bodenklappe 110 abdeckbar bzw. freigebbar. Dazu umfasst
die Bodenklappe 110 zwei gekrümmte Flügelklappen 112, 114, welche
derart angeordnet sind, dass ihre nach außen gekrümmten Oberflächen ins
Innere des Ofentunnels 14 weisen. Die Flügelklappen 112 und 114 erstrecken sich
längs der
Bodenaufnahme 78 zwischen den an jeder Seite des Ofentunnels 14 angeordneten
Führungsrippen 68 und 70.
Die Flügelklappen 112, 114 liegen
in der Abdeckstellung der Bodenklappe 110 mit ihren sich
gegenüberliegenden
Längsseiten
aneinander an, was in 1 zu erkennen ist. Auf der der jeweiligen
Anlageseite gegenüberliegenden
Längsseite
sind an den Flügelklappen 112, 114 nach
unten weisende Führungsholme 116 angebracht.
Deren von den Flügelklappen 112, 114 abliegendes
Ende ist um eine horizontale Drehachse verdrehbar gelagert, die
senkrecht zur Förderrichtung 16 verläuft.
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Mittels
eine Stellmotors 118 können
die Flügelklappen 112, 114 der
Bodenklappe 110 zwischen der in 1 gezeigten
Abdeckstellung und der in 3 gezeigten
Freigabestellung verschwenkt werden.
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Das
Torgehäuse 50 weist
eine Zwischendecke 120 mit einem Durchlass 122 auf,
durch welchen das Torblatt 34 hindurch läuft. Die
Zwischendecke 120 ist in einer solchen Höhe angeordnet,
dass, wenn das Torblatt 34 seine in 3 gezeigte Schließstellung
einnimmt, die längs
des oberen Randes 44 des Torblatts 34 verlaufenden
Abschnitte der Silikondichtungen 58 und 60 von
der jeweils benachbarten Innenmantelfläche des Durchlasses 122 flankiert
sind. Dabei ist der Durchlass 122 so bemessen, dass die
aufgeblasenen Silikondichtungen 58, 60 gegen die
Innenmantelfläche
des Durchlasses 122 abdichten.
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Durch
die Zwischendecke 120 ist das Torgehäuse 50 in einen oberen
Raum 124 und einen unteren Raum 126 unterteilt.
Im unteren Raum 126 befindet sich eine Niederhalteeinrichtung 128 mit
zwei mit den Halteplatten 98 der Schutzabdeckung 80 zusammenarbeitenden
Druckelementen 130. Die Niederhalteeinrichtung umfasst
außerdem
eine Positionsabfrageeinheit 132. Die Toreinheit 24 umfasst
ferner eine Sensoreinheit 134 zur Erfassung einer Mitnahmestellung
des Torblatts 34. Auf die Funktion dieser Komponenten wird
weiter unten nochmals eingegangen.
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Der
obere Raum 124 im Torgehäuse 50 kann über nur
schematisch dargestellte Leitungen 136 evakuiert bzw. mit
einem gasförmigen
Medium beaufschlagt werden. Entsprechende Leitungen 138 führen auch
zum unteren Raum 126 im Torgehäuse 50, wobei jeder
den Hauptflächen 36 und 38 des
Torblatts 34 benachbarte Bereich des unteren Raums 126 separat
evakuiert oder geflutet werden kann. Darüber hinaus ist eine Differenzdruckeinrichtung 140 vorgesehen,
welche einen Druckunterschied im unteren Raum 126 des Torgehäuses 50 auf
der Seite der Hauptfläche 36 des
Torblatts 34 und der ersten Ofenzone 18 messen
kann. Eine entsprechende Differenzdruck-Messeinrichtung 142 ist vorhanden,
um einen Druckunterschied zwischen dem unteren Raum 126 im
Torgehäuse 50 auf
der Seite der Hauptfläche 38 des
Torblatts 34 und der zweiten Ofenzone 20 zu ermitteln.
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Der
oben beschriebene Vakuumofen 10 funktioniert wie folgt:
Wie
eingangs erwähnt
kann der Vakuumofen 10 bei einer Temperatur von bis zu
1800°C betrieben
werden. Bei der in 1 gezeigten Offenstellung des Torblatts 34 ist
der Weg im Übergangsbereich 22 zwischen
der ersten Ofenzone 18 und der zweiten Ofenzone 20 frei.
Zu brennendes Gut kann so mittels der Rollen 26 aus der
ersten Ofenzone 18 in die zweite Ofenzone 20 verfahren
werden. Die dem Ofentunnel 14 zugewandten Außenflächen der
Deckenklappe 104, der zweiflügeligen Tür 106 sowie der Bodenklappe 110 sind
der im Ofentunnel 14 erzeugten Wärmestrahlung ausgesetzt und
weisen eine entsprechend hohe Temperatur auf. Die Deckenklappe 104 schirmt
in ihrer oberen Stellung die von kaltem Wasser durchströmten unteren
Abschnitte 94 der Hohlprofile 84 der Schutzabdeckung 80 weitgehend
vom heißen
Inneren des Ofentunnels 14 ab, so dass ein Wärmeverlust
durch die kalten Hohlprofile 84 weitgehend vermieden ist.
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Damit
die Ofenzonen 18 und 20 mit unterschiedlichen
Gasen beaufschlagt werden können, müssen die
Ofenzonen 18 und 20 gasdicht voneinander getrennt
werden.
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Zunächst wird
dazu die Deckenklappe 104 mittels des zugehörigen Stellmotors
in ihre in 3 gezeigte herabgeklappte Stellung
gebracht, wodurch der Durchlass 48 im Ofengehäuse 12 und
der Durchlass 102 in dem feuerfesten Material 28 freigegeben sind.
Die Türklappen 106a, 106b der
zweiflügeligen Tür 106 werden
mittels der Stellmotoren 108 in ihre ebenfalls in 3 gezeigte
Stellung verschwenkt, in der sie senkrecht zur Förderrichtung 16 stehen.
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Nun
wird das Torblatt 34 durch die pneumatische Hubeinrichtung 52 nach
unten gefahren. Dabei wird die Schutzabdeckung 80 derart
mitgeführt,
dass der untere Abschnitt 94 des von Kühlwasser durchströmten Hohlprofils 84 stets
auf einer Höhe
mit und vor dem Abschnitt der Silikondichtung 58 bzw. 60 angeordnet
ist, welcher parallel zum unteren Rand 46 des Torblatts 34 verläuft.
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Die
Flügelklappen 112, 114 der
Bodenklappe 110 werden mittels des Stellmotors 118 verschwenkt, so
dass die Bodenauf nahme 78 im Übergangsbereich 22 des
Ofentunnels 14 freigegeben wird.
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Das
Torblatt 34 und die Schutzabdeckung 80 fahren
so lange gemeinsam in der oben erläuterten Relativposition in
den Ofentunnel 14 ein, bis die unteren Abschnitte 94 der
Hohlprofile 84 der Schutzabdeckung 80 auf den
Bodenrippen 74 bzw. 76 der Bodenaufnahme 78 zu
liegen kommen, wodurch die Bewegung der Schutzabdeckung 80 gestoppt
wird. Das Torblatt 34 wird jedoch noch ein wenig weiter
nach unten gefahren, bis die parallel zum unteren Rand 46 des
Torblatts 34 verlaufenden Abschnitte der Silikondichtungen 58 und 60 von
den Bodenrippen 74 bzw. 76 der Bodenaufnahme 78 flankiert
sind.
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Wie
bereits oben erwähnt,
liegen die Abschnitte der Silikondichtungen 58 und 60,
welche parallel zu den Seitenrändern 40 und 42 des
Torblatts 34 verlaufen, jeweils zwischen den Führungsrippen 68 und 70 der
Führungsstruktur 66.
Die nach innen versetzten Seitenabschnitte 86 und 90 des
Hohlprofils 84 bieten eine Abschirmung gegen die Hitzestrahlung
aus dem Ofentunnel 14, wodurch die Temperatur der Silikondichtungen 58 und 60 in
ihren vertikalen Abschnitten stets unter der für sie maximalen Höchsttemperatur
gehalten wird.
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Der
gleiche Effekt wird durch die unteren Abschnitte 94 des
Hohlprofils 84 für
die horizontalen Abschnitte der Silikondichtungen 58 und 60 beim
Durchfahren des Ofentunnels 14 bewirkt.
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Durch
die herabgeklappte Deckenklappe 104 und die geschlossene
zweiflügelige
Tür 106 werden
die Ofenzonen 18 und 20 gegenüber dem wassergekühlten Torblatt 34 sowie
der ebenfalls wassergekühlten
Schutzabdeckung 80 abgeschirmt, so dass zu brennende Gegenstände, welche
dem Übergangsbereich 22 benachbart
in den Ofenzonen 18, 20 angeordnet sind, keine oder
nur eine geringe Abkühlung
erfahren.
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Diese
Abschirmung ist insbesondere aus dem Grund effektiv, da sowohl die
Deckenklappe 104 als auch die Türen der zweiflügeligen
Tür 106 Brenngut
im Innenraum des Ofentunnels 14 stets die gleiche Außenoberfläche zuwenden,
unabhängig
davon, welche Stellung sie einnehmen. Auf diese Weise werden kalte
oder kältere
Flächen
im Ofentunnel 14 weitgehend vermieden.
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Wenn
das Torblatt 34 seine in 3 gezeigte unterste
Position einnimmt, in welcher es mit seinem unteren Randabschnitt
in die Bodenaufnahme 78 eingefahren ist, werden die Silikondichtungen 58 und 60 aufgeblasen,
so dass sie gegen die durch die Bodenrippen 74, 76,
die Führungsrippen 78, 70 und
die Innenwandflächen
der Nuten 72 im Torgehäuse 50 und
die betreffenden Innenflächen
des Durchlasses 122 der Zwischendecke 120 des
Torgehäuses 50 gebildeten
Gegenflächen
presst.
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Dadurch,
dass die Silikondichtungen 58 und 60 so auch den
Durchlass 122 in der Zwischendecke 120 des Torgehäuses 50 abdichten,
sind dessen oberer Raum 124 und dessen unterer Raum 126 gasdicht
voneinander getrennt. Auch sind so die Teilbereiche des unteren
Raums 126 des Torgehäuses 50, die
jeweils auf der Seite der Hauptfläche 36 bzw. der Hauptfläche 38 des
Torblatts 34 liegen, voneinander isoliert.
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Beim
Herunterfahren des Torblatts 34 wird im Torgehäuse 50 ein
Unterdruck erzeugt, wodurch heißes
Gas aus dem Ofentunnel 14 durch die Durchlässe 48 und 102 im
Ofengehäuse 12 in
das Torgehäuse 50 eingezogen
werden könnten.
Dabei würde
jedoch heißes
Gas an den Silikondichtungen 58 und 60 vorbeiströmen, was
diese zerstören
könnte.
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Aus
diesem Grund sind die Differenzdruck-Messeinrichtungen 140, 142 vorgesehen,
welche den im Torgehäuse 50 herrschenden
Druck mit dem in der ersten Ofenzone 18 bzw. in der zweiten Ofenzone 20 herrschenden
Druck vergleichen. Mittels einer hier nicht eigens gezeigten Steuerung
kann durch die Leitungen 136 bzw. 138 ein Druckausgleich erfolgen,
so dass im entsprechenden Bereich des Torgehäuses 50 kein geringerer
oder höherer
Druck herrscht als in den Ofenzonen 18 bzw. 20.
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In
der unteren Position des Torblatts 34 und der Schutzabdeckung 80 liegt
die Abdeckung 100 auf den Wärmeschutzmatten 96 der
Schutzabdeckung 80 von außen auf dem feuerfesten Material 28 im
Bereich des Durchlasses 48 im Ofengehäuse 12 auf. Dadurch
ist eine ergänzende
Abschirmung des Torgehäuses 50 gegenüber dem
Ofentunnel 14 gebildet.
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Wie
in 3 zu erkennen ist, sind in der unteren Position
des Torblatts 34 und der Schutzabdeckung 80 die
Druckelemente 130 der Niederhalteeinrichtung 128 derart
angeordnet, dass sie von oben gegen die Halteplatten 98 der
Schutzabdeckung 80 drücken,
wodurch beide Teilabdeckungen 82 in ihrer unteren Position
gehalten werden. Wenn das Torblatt 34 zu gegebener Zeit
durch die pneumatische Hubeinrichtung 52 wieder nach oben
gezogen wird, bewegt sich die Schutzabdeckung 80 zunächst auf
keinen Fall mit.
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So
wird verhindert, dass sich die Schutzabdeckung 80 im Falle
beispielsweise einer Verkantung mit dem Torblatt 34 sofort
nach oben bewegt. In diesem Fall wären nämlich die unteren Abschnitte 94 der
Hohlprofile 84 oberhalb der parallel zum unteren Rand 46 des
Torblatts 34 verlaufenden Abschnitte der Silikondichtungen 58 und 60 angeordnet.
Dadurch wären
die Silikondichtungen 58 und 60 beim Hochfahren
des Torblatts 34 der heißen Ofenatmosphäre und der
Wärmestrahlung
unmittelbar ausgesetzt und würden
zerstört
werden. Erst nachdem das Torblatt 34 soweit nach oben gefahren
ist, dass die entsprechenden Abschnitte der Silikondichtungen 58 und 60 von
den unteren Abschnitten 94 der Hohlprofile 84 der
Schutzabdeckung 80 flankiert sind, spricht der entsprechend
positionierte Sensor 134 zur Ermittlung der Mitnahmestellung
des Torblatts 34 an. Aufgrund eines Ausgangssignals desselben
wird die Niederhalteeinrichtung 128 derart angesteuert,
dass die Druckelemente 130 ihre in 1 gezeigte
Position einnehmen und die Halteplatten 98 der Schutzabdeckung 80 freigeben.
Im weiteren Verlauf wird die Schutzabdeckung 80 gemeinsam
mit dem Torblatt 34 nach oben gefahren, wobei die unteren
Abschnitte 94 des Hohlprofils 84 die Silikondichtungen 58 und 60 stets
vor der heißen
Ofenatmosphäre
und dadurch vor der im Ofentunnel 14 erzeugten Wärmestrahlung abschirmen.
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Bevor
das Torblatt 34 zusammen mit der Schutzabdeckung 80 wieder
nach oben in seine Freigabestellung verfahren wird, damit der Weg
von der ersten Ofenzone 18 zur zweiten Ofenzone 20 für Brenngut
frei wird, wird jedoch zunächst
die Gasströmung
durch die schlauchförmigen
Silikondichtungen 58 und 60 unterbrochen. Die
Dichtungen 58, 60 erschlaffen und ragen nicht
mehr über
die Hauptflächen 36, 38 des
Torblatts 34 heraus.
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Wenn
das Torblatt 34 in seine Offenstellung verfahren worden
ist, wird die Deckenklappe 104 wieder nach oben geklappt,
so dass der Durchlass 102 im feuerfesten Material 28 und
damit der untere Rand 46 und die kühlen unteren Abschnitte 94 der
Hohlprofile 84 gegen die Wärmestrahlung abgeschirmt sind. Auch
die Tür 106 zwischen
dem Übergangsbereich 22 und
der Ofenzone 24 wird wieder geöffnet. Die Türklappen 106a und 106b der
Tür 106 schirmen
in der in 1 gezeigten Position die Führungsrippen 68 und 70 der
Führungsstruktur 66 gegen
die heiße Ofenatmosphäre und die
im Ofentunnel 14 er zeugte Wärmestrahlung ab. Dies ist notwendig,
damit sich die Führungsrippen 68 und 70 nicht
aufheizen können,
solange das Torblatt 34 seine Offenstellung einnimmt. Ansonsten
könnte
sich in dem Bereich zwischen den Führungsrippen 68 und 70 eine
Temperatur aufbauen, bei welcher die Silikondichtungen 58 und 60 des
Torblatts 34 zerstört
würden,
wenn sie beim Herabfahren des Torblatts 34 wieder in die
Führungsrippen 68 und 70 einfahren
würden.
Aus dem gleichen Grund wird die Bodenklappe 110 geschlossen,
damit sie die Bodenaufnahme 78 vor der heißen Ofenatmosphäre und der
Wärmestrahlung
geschützt.
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Durch
die Bodenklappe 110 wird zudem über diese hinweg bewegtes Brenngut
gegen eine zu starke Abkühlung
durch den darunter liegenden kälteren Bereich
abgeschirmt, wenn das Brenngut von der ersten Ofenzone 18 in
die zweite Ofenzone 20 überführt wird.
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Durch
die sich mit dem Torblatt 34 mitbewegende Schutzabdeckung 80 können die
Silikondichtungen 58 und 60 des Torblatts 34 durch
den Ofentunnel 14 hindurch gefahren werden, obwohl die Temperatur
darin beträchtlich
höher ist,
als es die maximale Arbeitstemperatur der Silikondichtungen 58 und 60 eigentlich
zulässt.
Auf diese Weise kann der Weg zwischen den Ofenzonen 18 und 20 freigegeben
werden, ohne dass dazu vorher die Atmosphäre im Ofentunnel 14 abgekühlt werden
muss.
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Bei
Ausfall nur einer der beiden aufblasbaren Dichtungen 58, 60 kann
der Ofen dennoch weiter betrieben werden. Eine derartige Betriebsstörung führt nicht
zwangsläufig
zu einem sofortigen Produktionsausfall.
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In
einer nicht gezeigten Abwandlung kann das Torblatt 34 auch
nur auf einer seiner Hauptflächen 36 oder 38 mit
einer Dichtung 58 oder 60 versehen und dort entsprechend
einer Teilabschirmung 82 vorgesehen sein. In diesem Fall
kann die Toreinheit 24 beispielsweise am Eingang oder Ausgang
des Vakuumofens 10 verwendet werden.
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In
einer ebenfalls nicht gezeigten Abwandlung kann anstelle der aufblasbaren
Dichtungen 58, 60 auch jeweils eine nicht aufblasbare
Dichtung vorgesehen sein. Dazu kann ergänzend eine Andruckvorrichtung
in das Torblatt 34 integriert sein, mittels welcher die
Dichtung in der Schließstellung
des Torblatts 34 an die entsprechenden Gegenflächen der Führungsstruktur 66 gedrückt wird,
um eine Dichtwirkung zu erzielen.