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Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung zur Herstellung von Kohlenstofffasern aus einem fadenförmigen Faserausgangsmaterial, wobei die Heizvorrichtung ein zentrales rohrförmiges Induktionsheizelement aufweist, durch das das Faserausgangsmaterial hindurchbewegt wird, das rohrförmige Induktionsheizelement von einer Wärmeisolierung umgeben ist, als Heizquelle eine Induktionsspule außerhalb der Wärmeisolierung vorgesehen ist, und das zentrale Induktionsheizelement insbesondere zur Karbonisierung und/oder Grafitisierung des Faserausgangsmaterials von einem Inertgas durchströmt wird.
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Aus der
DE 30 31 303 C2 ist eine Heizvorrichtung zur Herstellung von Kohlenstofffasern bekannt, bei der die Heizquelle von einer Hochfrequenz-Induktionsspule gebildet ist. Die Wärmeisolierung besteht aus Kohlenstoffteilchen, die einen durchschnittlichen Korndurchmesser von 0,5 bis 1,5 mm und einen Schüttwinkel von ≤ 35° aufweisen. Die Kohlenstoffteilchen werden durch Granulieren von Russpulver, das einen durchschnittlichen Korndurchmesser von etwa 50 bis 300 μm aufweist, mit einem Bindemittel und durch Carbonisieren des Bindemittels erhalten. Die Wärmeisolierung kann bei dieser bekannten Heizvorrichtung aus einer relativ dünnen Schicht Kohlenstofffaser-Filz und einer um diese Filzschicht herum vorgesehenen Schicht der Kohlenstoffteilchen bestehen. Die Kohlenstofffaser-Filzschicht beträgt dort bspw. 10 bis 15 mm, weil sie durch die von der Hochfrequenzspule erzeugte Hochfrequenz leicht einer Induktion unterliegt, wie in Spalte 8, Zeile 45 bis 51 ausgeführt wird. Die Wärmeisolierung dieser bekannten Heizvorrichtung ist in einem Rohr aus einem wärmebeständigen Material an dieses unmittelbar angrenzend vorgesehen. Das Rohr aus dem wärmebeständigen Material ist an seinen beiden voneinander axial abgewandten Enden durch Deckelelemente hermetisch dicht verschlossen. Das eine der beiden Deckelelemente ist mit einem Gaseinlass und einem Gasauslass für das Inertgas ausgebildet. Bei dem Inertgas handelt es sich bspw. um Stickstoff, Argon, Helium o. dgl.
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Diese vertikal orientierte Heizvorrichtung weist bezüglich ihrer Energie-Bilanz Mängel auf, wobei nicht verhehlt werden soll, dass ihre Energiebilanz besser ist als die Energiebilanz einer gattungsgemäßen Heizvorrichtung, die anstelle einer Hochfrequenz-Induktionsspule eine elektrische Widerstandsheizung verwendet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die Energiebilanz mit konstruktiv einfachen Mitteln wesentlich verbessert ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1, d. h. dadurch gelöst, dass die Heizquelle von mindestens einer Mittel- bis Hochfrequenz-Induktionsspule gebildet ist, und dass an der Außenseite der Wärmeisolierung ein erstes und ein zweites Rohrelement aus für das Induktionsfeld der Mittel- bis Hochfrequenz-Induktionsspule transparentem Material vorgesehen sind, die voneinander durch einen Ringspalt beabstandet sind, der von dem Inertgas durchströmt wird.
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Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung verwendet als Heizquelle eine Mittel- bis Hochfrequenz-Induktionsspule. Im Frequenz-Bereich der Induktionsspule ist die erfindungsgemäß angewandte Wärmeisolierung transparent, d. h. eine unerwünschte Dissipation des Induktionsfeldes in die Wärmeisolierung ist vernachlässigbar gering.
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Dadurch, dass bei der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung das Inertgas nicht nur das zentrale rohrförmige Induktionsheizelement sondern stromaufwärts vorher den Ringspalt zwischen dem ersten und dem zweiten Rohrelement an der Außenseite der Wärmeisolierung durchströmt, wird in vorteilhafter Weise eine Energie-Ersparnis erzielt, weil kaltes Inertgas im besagten Ringspalt erwärmt wird, so dass es in das zentrale rohrförmige Induktionsheizelement mit einer erhöhten Temperatur eintritt und hier die gewünschte hohe Temperatur insbesondere zur Karbonisierung und/oder Grafitisierung des fadenförmigen Faserausgangsmaterials mit insgesamt reduziertem Energieeinsatz erreicht.
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Zur gezielten Führung des Inertgases durch den Ringspalt zwischen dem ersten und dem zweiten Rohrelement hat es sich als vorteilhaft erwiesen wenn in dem besagten Ringspalt Gasführungselemente vorgesehen sind. Bei den Gasführungselementen kann es sich um Führungsrippen, Noppen, o. dgl. handeln. Mit Hilfe der Gasführungselemente wird die Verweildauer des Inertgases im Ringspalt definiert vergrößert. Zu dieser Vergrößerung der Verweildauer ist die Vor-Erwärmung bzw. Erhitzung des Inertgases an der Austrittsstelle aus dem Ringspalt proportional.
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Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn das Inertgas durch den Ringspalt zwischen dem ersten und dem zweiten Rohrelement und durch das zentrale rohrförmige Induktionsheizelement im Gegenstrom hindurchgeleitet wird, d. h. wenn das Inertgas durch den Ringspalt in der einen axialen Richtung und im zentralen rohrförmigen Induktionsheizelement in der axial entgegengesetzten Richtung hindurch geleitet wird. Diese Gegenstrom-Lenkung des Inertgases ist auf konstruktiv einfache Weise realisierbar.
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Eine optimale Karbonisierung und/oder Grafitisierung des fadenförmigen Faserausgangsmaterials ist erfindungsgemäß dadurch erreichbar, dass das Inertgas durch das zentrale Induktionsheizelement in der einen axialen Richtung durchgeleitet und gleichzeitig das fadenförmige Faserausgangsmaterial in der entgegengesetzten Richtung durch das Induktionsheizelement hindurch bewegt wird.
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Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung kann dazu verwendet werden, mindestens einen Faserausgangsmaterial-Faden durch das zentrale rohrförmige Induktionsheizelement hindurch zu bewegen. Unter Produktivitäts-Gesichtspunkten ist es vorteilhaft, wenn die erfindungsgemäße Heizvorrichtung dazu vorgesehen ist, dass eine Anzahl Faserausgangsmaterial-Fäden simultan durch das zentrale Induktions-Heizelement hindurch bewegt werden, wobei die Faserausgangsmaterial-Fäden voneinander beabstandet in einer Ebene oder in mehreren Ebenen liegen. Bei einer solchen Heizvorrichtung der zuletzt genannten Art kann das Induktionsheizelement einen kreisrunden oder einen ovalen Ringquerschnitt aufweisen. Dementsprechend kann die das zentrale rohrförmige Induktionsheizelement umgebende Wärmeisolierung eine kreisrunde oder eine an den ovalen Ringquerschnitt angepasste ovale Außenmantelfläche aufweisen.
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Als vorteilhaft hat es sich bei der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung, die als Heizquelle eine Mittel- bis Hochfrequenz-Induktionsspule verwendet, erwiesen, wenn die Wärmeisolierung aus einem Kohlenstofffaser-Filz besteht. Desgleichen ist es erfindungsgemäß möglich, dass die Wärmeisolierung eine Innenlage aus einem Kohlenstofffaser-Filz und eine Außenlage bspw. aus Al2O3-Fasern oder aus Al2O3/SiO2-Fasern aufweist.
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Der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung kann in vorteilhafter Weise weiter verbessert, d. h. erhöht werden, wenn die Wärmeisolierung von dem zentralen rohrförmigen Induktionsheizelement durch einen Ringspalt beabstandet ist, der von einer Teilmenge des Inertgases durchströmt wird. Dabei verläuft die Strömung des Inertgases in dem zuletzt genannten Ringspalt und die Strömung des Inertgases im zentralen rohrförmigen Induktionsheizelement zweckmäßigerweise in die gleiche Richtung, d. h. in zueinander parallelen Richtungen.
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An den beiden voneinander axial abgewandten Enden des zentralen rohrförmigen Induktionsheizelementes und des ersten und zweiten Rohrelementes der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung ist jeweils ein Deckelelement vorgesehen. Die beiden Deckelelemente sind an dem außenseitigen Rohrelement hermetisch dicht angebracht.
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Als vorteilhaft hat es sich bei der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung erwiesen, wenn das eine Deckelelement zum Umlenken des Inertgases vom Ringspalt zwischen dem ersten und dem zweiten Rohrelement zum zentralen rohrförmigen Induktionsheizelement und das andere Deckelelement zum Einleiten des Inertgases in den Ringspalt zwischen dem ersten und dem zweiten Rohrelement und zum Ausleiten des Inertgases aus dem zentralen rohrförmigen Induktionsheizelement vorgesehen ist.
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An jedem der beiden Deckelelemente ist außenseitig vorzugsweise jeweils eine Schleuseneinrichtung für das zu karbonisierende und/oder zu grafitisierende fadenförmige Faserausgangsmaterial vorgesehen.
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Die Deckelelemente sind zweckmäßigerweise jeweils mit einer Kühlvorrichtung ausgestattet. Als Kühlmedium kann bspw. Wasser zur Anwendung gelangen.
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Vorteilhaft ist es, wenn das zentrale rohrförmige Induktionsheizelement aus CFC (= Carbon fiber reinforced carbon) besteht. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn es sich bei den zur Verstärkung eingesetzten Karbonfasern um Endlosfasern handelt.
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Im zentralen rohrförmigen Induktionsheizelement ist an den beiden voneinander axial abgewandten Endabschnitten zweckmäßigerweise jeweils eine Strahlungsschirm-Lochscheibe vorgesehen, um mögliche Wärmeverluste im zentralen rohrförmigen Induktionsheizelement zu minimieren und folglich den Wirkungsgrad der Heizvorrichtung zu optimieren. Dem gleichen Zweck kann es dienlich sein, wenn zu den beiden voneinander axial abgewandten Stirnseiten der Wärmeisolierung jeweils mindestens eine Strahlungsschirm-Ringscheibe benachbart ist.
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Die Deckelelemente der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung können bspw. aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung, aus Edelstahl o. dgl. bestehen. Bei der Kühlung der Deckelelemente kann es sich bspw. um eine Wasserkühlung handeln, wie bereits ausgeführt worden ist.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn bei der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung zumindest das zur Wärmeisolierung benachbarte erste Rohrelement innenseitig und/oder außenseitig mit einer Infrarot-Reflexionsbeschichtung versehen ist. Bei der Infrarot-Reflexionsbeschichtung kann es sich um eine vollflächige oder um eine partielle Beschichtung handeln. Im Falle einer partiellen Beschichtung kann diese streifenförmig, gitterförmig, punktuell o. dgl. ausgebildet sein.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung.
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Es zeigen:
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1 halbseitig geschnitten, abschnittweise eine Ausführungsform der Heizvorrichtung, wobei die beiden voneinander axial abgewandten Deckelelemente von dem selbsttragenden Zentralkörper der Heizvorrichtung axial beabstandet, teilweise aufgeschnitten gezeichnet sind,
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2 halbseitig längsgeschnitten einen Abschnitt einer anderen Ausführungsform des Zentralkörpers der Heizvorrichtung, und
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3 eine der 2 ähnliche Darstellung noch einer anderen Ausführungsform des Zentralkörpers der Heizvorrichtung.
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1 zeigt schematisch eine Ausbildung der Heizvorrichtung 10 zur Herstellung von Kohlenstofffasern aus einem fadenförmigen Faserausgangsmaterial 12. Bei dem fadenförmigen Faserausgangsmaterial 12 handelt es sich um ein kohlenstoffhaltiges Fasermaterial geeignet zur Herstellung von Karbonfasern, vorzugsweise um ein Fasermaterial auf der Basis von PAN (= Polyacrylnitril).
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Fadenförmiges Faserausgangsmaterial wird zur Herstellung von Kohlenstofffasern in bekannter Weise in einem ersten Verfahrensschritt bei Temperaturen bis 400°C oxidiert, anschließend bei 400°C bis ca. 1600°C karbonisiert und danach bei 1600°C bis 2800°C grafitisiert. Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung kommt insbesondere zum Karbonisieren des fadenförmigen Faserausgangsmaterials zur Anwendung. Es versteht sich jedoch, dass die erfindungsgemäße Heizvorrichtung bei entsprechender Dimensionierung der mindestens einen Mittel- bis Hochfrequenz-Induktionsspule auch zum Grafitisieren des fadenförmigen Faserausgangsmaterials zur Anwendung gelangen kann. Gegebenenfalls kann eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung zum Karbonisieren mit einer weiteren erfindungsgemäßen Heizvorrichtung zum Grafitisieren in Kombination zur Anwendung gelangen.
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Noch eine andere Möglichkeit besteht darin, die erfindungsgemäße Heizvorrichtung mehrzonig zu gestalten, d. h. die Mittel- bis Hochfrequenz-Induktionsspule mehrteilig auszubilden, wobei mindestens eine Mittel- bis Hochfrequenz-Induktionsspule zum Karbonisieren und mindestens eine weitere Mittel- bis Hochfrequenz-Induktionsspule zum Grafitisieren des fadenförmigen Faserausgangsmaterials vorgesehen ist.
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Die Heizvorrichtung 10 weist ein zentrales rohrförmiges Induktionsheizelement 14 auf, durch das das fadenförmige Faserausgangsmaterial hindurch bewegt wird. Die Bewegungsrichtung des fadenförmigen Faserausgangsmaterials 12 ist durch den Pfeil 16 angedeutet.
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Das zentrale rohrförmige Induktionsheizelement 14 besteht vorzugsweise aus CFC (= Carbon fiber reinforced carbon). Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn es sich bei den zur Verstärkung eingesetzten Karbonfasern um Endlosfasern handelt. Es versteht sich, dass auch andere das Induktionsfeld der Mittel- bis Hochfrequenz-Induktionsspule induktiv ankoppelnde, hitzebeständige Materialien, wie Wolfram o. dgl. zur Anwendung gelangen könnten. Im Vergleich zu solchen Materialien der zuletzt genannten Art weist CFC jedoch den erheblichen Vorteil eines geringen Anschaffungs-Preises auf.
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Das zentrale rohrförmige Induktionsheizelement 14 ist von einer Wärmeisolierung 18 umgeben. Die Wärmeisolierung 18 besteht aus einem Kohlenstofffaser-Filz 20.
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Außerhalb der Wärmeisolierung 18 aus Kohlenstofffaser-Filz 20 ist als Heizquelle eine Induktionsspule vorgesehen, bei der es sich um eine Mittel- bis Hochfrequenz-Induktionsspule 22 handelt, die bspw. mit einer Frequenz von ca. 5 kHz bis ca. 40 kHz betrieben wird, wobei es sich versteht, dass auch andere Frequenzen zur Anwendung gelangen können. Im angewandten Frequenzbereich ist die Wärmeisolierung 18 aus Kohlenstofffaser-Filz 20 für das von der Induktionsspule 22 generierte Induktionsfeld transparent, d. h. die Einkopplung des Induktionsfeldes in die Wärmeisolierung 18 ist vernachlässigbar gering.
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Das zentrale rohrförmige Induktionsheizelement 14 wird zur Karbonisierung und/oder Grafitisierung des fadenförmigen Faserausgangsmaterials 12 von einem Inertgas durchströmt. Das ist durch die Pfeile 24 angedeutet.
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Wie aus 1 ersichtlich ist, wird das Inertgas durch das zentrale rohrförmige Induktionsheizelement 14 in der durch die Pfeile 24 angedeuteten einen axialen Richtung durchgeleitet. Gleichzeitig wird das zu karbonisierende und/oder zu grafitisierende fadenförmige Ausgangsmaterial 12 in der durch den Pfeil 16 angedeuteten entgegengesetzten Richtung durch das zentrale rohrförmige Induktionsheizelement 14 hindurch bewegt.
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Um erfindungsgemäß eine Heizvorrichtung 10 mit einem vergleichsweise hohen Wirkungsgrad zu erzielen, sind an der Außenseite der Wärmeisolierung 18 ein erstes Rohrelement 26 und ein davon radial beabstandetes zweites Rohrelement 28 vorgesehen, die aus einem für das Induktionsfeld der Induktionsspule 22 transparenten Material bestehen. Bei diesem Material handelt es sich bspw. um Quarzglas. Es ist auch möglich, dass das erste Rohrelement 26 bspw. aus Quarzglas und das zwei Rohrelement 28 aus Borosilikatglas besteht.
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Die beiden Rohrelemente 26 und 28 sind voneinander durch einen Ringspalt 30 beabstandet. Der Ringspalt 30 wird von dem Inertgas durchströmt. Um die Inertgas-Strömung im Ringspalt 30 definiert zu lenken und auf diese Weise die Verweildauer des Inertgases im Ringspalt 30 zu verlängern, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn im Ringspalt 30 eine Anzahl Gasführungselemente 32 vorgesehen sind. Die Gasführungselemente 32 bestehen zweckmäßigerweise aus demselben Material wie das erste und/oder zweite Rohrelement 28.
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Im Ringspalt 30 wird das Inertgas durch das Induktionsfeld der Mittel- bis Hochfrequenz-Induktionsspule 22 erwärmt. Das erwärmte Inertgas wird dann in den Zentralraum 34 des rohrförmigen Induktionsheizelementes 14 eingeleitet. Das ist in 1 durch den bogenförmigen Pfeil 36 angedeutet. Wie deutlich ersichtlich ist, wird das Inertgas durch den Ringspalt 30 zwischen dem ersten und dem zweiten Rohrelement 26 und 28 in der durch den Pfeil 38 angedeuteten einen Richtung und anschließend durch das zentrale rohrförmige Induktionsheizelement 14 in der durch die Pfeile 24 angedeuteten entgegengesetzten Richtung, d. h. im Gegenstrom, hindurch geleitet.
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Insbesondere wenn es sich bei der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung 10 um eine Heizvorrichtung bspw. für eine Laboranlage o. dgl. handelt, ist die Heizvorrichtung 10 für einen Faserausgangsmaterial-Faden 12 vorgesehen. Im industriellen Einsatz ist die Heizvorrichtung 10 vorzugsweise derartig ausgebildet, dass eine Anzahl Faserausgangsmaterial-Fäden 12 simultan durch das zentrale rohrförmige Induktionsheizelement 14 hindurch bewegt werden können, wobei die Faserausgangsmaterial-Fäden 12 vorzugsweise voneinander beabstandet in mindestens einer gemeinsamen Ebene oder in mehreren voneinander geringfügig beabstandeten Ebenen liegen. Diese Ebene bzw. Ebenen sind zur Zeichnungsebene der 1 senkrecht.
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Das zentrale rohrförmige Induktionsheizelement 14 mit der Wärmeisolierung 18, dem ersten und den zweiten Rohrelement 26 und 28 und der Mittel- bis Hochfrequenz-Induktionsspule 22 bilden einen selbsttragenden Zentralkörper 40 der Heizvorrichtung 10, an dessen voneinander axial abgewandten Enden 42, 44 jeweils ein Deckelelement 46, 48 vorgesehen ist. Die Deckelelemente 46 und 48 sind in 1 nur sehr schematisch und vom Zentralkörper 40 beabstandet gezeichnet. Im zusammengebauten Zustand der Heizvorrichtung 10 sind die Deckelelemente 46, 48 an den Endabschnitten 50, 52 des außenseitigen zweiten Rohrelementes 28 hermetisch abdichtend angebracht. Das ist bspw. durch Dichtungswülste 54, 56 angedeutet, mit welchen die Deckelelemente 46, 48 versehen sind.
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Das Deckelelement 46 ist zum Umlenken des Inertgases vom Ringspalt 30 zwischen dem ersten und dem zweiten Rohrelement 26, 28 zum zentralen rohrförmigen Induktionsheizelement 14, d. h. zum Umlenken in dessen Zentralraum 34, wie es durch den bogenförmigen Pfeil 36 angedeutet ist, vorgesehen. Zu diesem Zwecke ist das Deckelelement 46 vorzugsweise mit einem (nicht gezeichneten) Umlenk-Hohlraum für das Inertgas ausgebildet. Das gegenüberliegende andere Deckelelement 48 ist zum Einleiten des Inertgases in den Ringspalt 30 zwischen dem ersten und dem zweiten Rohrelement 26, 28 und zum Ausleiten des Inertgases aus dem Zentralraum 34 des zentralen rohrförmigen Induktionsheizelementes 14 vorgesehen. Zu diesem Zwecke ist das ebenfalls nur sehr schematisch gezeichnete Deckelelement 48 mit einem Einlass 58 für das Inertgas und Auslass 60 zum Ausleiten desselben versehen, wobei das Deckelelement 48 ebenfalls mit (nicht gezeichneten) Teilhohlräumen ausgebildet ist, welchen der Einlass 58 und der Auslass 60 zugeordnet sind.
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Das Einleiten des Inertgases in das Deckelelement 48 ist durch den Pfeil 62 und das Ausleiten des Inertgases aus dem Deckelelement 48 ist durch den Pfeil 64 angedeutet.
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An das Deckelelement 46 ist außenseitig eine Schleuseneinrichtung 66 und am Deckelelement 48 ist außenseitig eine Schleuseneinrichtung 68 für das zu karbonisierende und/oder zu grafitisierende bzw. karbonisierte und/oder grafitisierte fadenförmige Faserausgangsmaterial 12 vorgesehen. Jedes Deckelelement 46, 48 ist jeweils mit einer Kühlung 70 ausgebildet, bei der es sich bspw. um eine Wasserkühlung handelt. Mit der Bezugsziffer 72 ist jeweils ein Kühlmedium-Einlass und mit der Bezugsziffer 74 ein zum jeweiligen Kühlmedium-Einlass 72 zugehöriger Kühlmedium-Auslass bezeichnet.
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Das jeweilige Deckelelement 46, 48 ist innenseitig mit geringfügig kegelstumpfförmig verjüngten Positionier- und Zentrierzapfen 76 versehen, die im zusammengebauten Zustand der Deckelelemente 46, 48 mit dem Zentralkörper 40 in den Ringspalt 30 zwischen dem ersten und dem zweiten Rohrelement 26, 28 quasi spielfrei hineinragen. Die Deckelelemente 46, 48 sind innenseitig außerdem mit Positionier- und Zentrierzapfen 78 versehen, die gleichsam spielfrei mit dem zentralen rohrförmigen Induktionsheizelement 14 im zusammengebauten Zustand der Heizvorrichtung 10 zusammenwirken.
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Im zentralen rohrförmigen Induktionsheizelement 14 ist an den beiden voneinander axial abgewandten Endabschnitten jeweils eine Strahlungsschirm-Lochscheibe 80 vorgesehen, um die vom Induktionsheizelement 14 generierte Wärme im Zentralraum 34 zu lokalisieren. Zu den beiden voneinander axial abgewandten Stirnseiten 82 der Wärmeisolierung 18 ist jeweils mindestens eine Strahlungsschirm-Ringscheibe 84 benachbart. In 1 sind jeweils zwei Strahlungsschirm-Ringscheiben 84 voneinander axial geringfügig beabstandet gezeichnet.
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Zumindest das zur Wärmeisolierung 18 benachbarte erste Rohrelement 26 kann innenseitig und oder außenseitig mit einer Infrarot-Reflexionsbeschichtung 86 versehen sein. Die Reflexionsbeschichtungen können vollflächig oder teilflächig ausgebildet sein. Im Falle einer partiellen Beschichtung kann diese bspw. streifenförmig, gitterförmig, punktuell chaotisch oder in einem Rastergitter angeordnet ausgebildet sein.
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Mit der Bezugsziffer 88 sind axial orientierte Leistenelemente bezeichnet, mittels welchen die Windungen der Mittel- bis Hochfrequenz-Induktionsspule 22 miteinander verbunden und voneinander definiert beabstandet sind.
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In 1 ist eine Ausbildung der Heizvorrichtung 10 schematisch gezeichnet, bei welcher die Wärmeisolierung 18 – wie erwähnt worden ist – aus einem Kohlenstofffaser-Filz 20 besteht. Demgegenüber verdeutlicht die 2 halbseitig längsgeschnitten abschnittweise eine Ausbildung des Zentralkörpers 40, wobei die Wärmeisolierung 18 eine Innenlage 90 und eine Außenlage 92 aufweist. Die Innenlage 90 besteht aus einem Kohlenstofffaser-Filz 20 und die Außenlage 92 bspw. aus Al2O3-Fasern.
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Gleiche Einzelheiten sind in 2 mit denselben Bezugsziffern wie in 1 bezeichnet, so dass es sich erübrigt, in Verbindung mit 2 alle Einzelheiten noch einmal detailliert zu beschreiben.
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3 verdeutlicht in einer der 2 ähnlichen halbseitigen Längsschnittdarstellung einen Abschnitt des selbsttragenden Zentralkörpers 40 der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in 2 schematisch verdeutlichten Ausführungsform dadurch, dass die Wärmeisolierung 18 von dem zentralen rohrförmigen Induktionsheizelement 14 durch einen Ringspalt 94 beabstandet ist, der von dem Inertgas durchströmt wird. Das ist durch den Pfeil 96 angedeutet.
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Gleiche Einzelheiten sind auch in 3 mit denselben Bezugsziffern wie in den 1 und 2 bezeichnet, so dass es sich erübrigt, in Verbindung mit 3 alle Einzelheiten noch einmal detailliert zu beschreiben.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Heizvorrichtung (für 12)
- 12
- fadenförmiges Faserausgangsmaterial
- 14
- zentrales rohrförmiges Induktionsheizelement (von 10)
- 16
- Pfeil/Bewegungsrichtung (von 12)
- 18
- Wärmeisolierung (von 10 für 14)
- 20
- Kohlenstofffaser-Filz (von 18)
- 22
- Mittel- bis Hochfrequenz-Induktionsspule (von 10 für 14)
- 24
- Pfeil/Inertgas (für 12)
- 26
- erstes Rohrelement (von 10)
- 28
- zweites Rohrelement (von 10)
- 30
- Ringspalt (zwischen 26 und 28)
- 32
- Gasführungselemente (in 30)
- 34
- Zentralraum (von 14)
- 36
- bogenförmiger Pfeil (zwischen 30 und 34)
- 38
- Pfeil (in 30)
- 40
- selbsttragender Zentralkörper (von 10)
- 42
- Ende (von 40)
- 44
- Ende (von 40)
- 46
- Deckelelement (bei 42)
- 48
- Deckelelement (bei 44)
- 50
- Endabschnitt (von 28)
- 52
- Endabschnitt (von 28)
- 54
- Dichtungswulst (von 46 für 50)
- 56
- Dichtungswulst (von 48 für 52)
- 58
- Einlass (an 48)
- 60
- Auslass (an 48)
- 62
- Pfeil (zwischen 58 und 30 bei 52)
- 64
- Pfeil (zwischen 34 und 60)
- 66
- Schleuseneinrichtung (an 46, 48)
- 68
- Schleuseneinrichtung (an 48, 48)
- 70
- Kühlvorrichtung (von 46, 48)
- 72
- Kühlmedium-Einlass (an 46 für 70)
- 74
- Kühlmedium-Auslass (an 46 für 70)
- 76
- Positionier- und Zentrierzapfen (an 46, 48 für 32)
- 78
- Positionier- und Zentrierzapfen (an 46, 48 für 14)
- 80
- Strahlungsschirm-Lochscheibe (in 34)
- 82
- Stirnseite (von 18)
- 84
- Strahlungsschirm-Ringscheibe (bei 82)
- 86
- Infrarot-Reflexionsbeschichtung (von 26 und/oder 28)
- 88
- Leistenelement (von 22)
- 90
- Innenlage (von 18)
- 92
- Außenlage (von 18)
- 94
- Ringspalt (zwischen 14 und 18)
- 96
- Pfeil (in 94)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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