DE102014009244B4

DE102014009244B4 - Oxidationsofen

Info

Publication number: DE102014009244B4
Application number: DE102014009244.5A
Authority: DE
Inventors: Lars Meinecke
Original assignee: Eisenmann SE
Current assignee: Onejoon GmbH
Priority date: 2014-06-20
Filing date: 2014-06-20
Publication date: 2016-07-28
Anticipated expiration: 2034-06-21
Also published as: JP2021092382A; EP3158116A1; JP7166742B2; WO2015192962A1; CN106461332A; CN106461332B; DE102014009244A1; JP2017519915A; US11236444B2; US20170145598A1

Abstract

Oxidationsofen zur oxidativen Behandlung von Fasern mit
a) einem Gehäuse (12), welches abgesehen von Durchgangsöffnungen (18, 20, 70) für unter anderem die Fasern (22) gasdicht ist;
b) einem im Innenraum (14) des Gehäuses (12) befindlichen Prozessraum (28);
c) Umlenkrollen (34), welche die Fasern (22) als Faserteppich (22a) nebeneinander liegend serpentinenartig durch den Prozessraum (28) führen, wobei der Faserteppich (22a) zwischen gegenüber liegenden Umlenkrollen (34) jeweils eine Ebene aufspannt;
d) einer Atmosphäreneinrichtung (40), mit welcher eine heiße Arbeitsatmosphäre (38) erzeugbar ist und welche eine Einblaseinrichtung (42) mit wenigstens einem Austrittsfenster (54) umfasst, durch welches heiße Arbeitsatmosphäre zwischen zwei benachbarten Ebenen des Faserteppichs (22a) in den Prozessraum (28) einblasbar ist;
wobei
e) die Arbeitsatmosphäre (38) über eine Strömungsleiteinrichtung (50) in den Prozessraum (28) gelangt,
dadurch gekennzeichnet, dass
f) die Stromungsleiteinrichtung (50) austauschbare Strömungsleitelemente (60) mit Strömungsdurchgängen (62) umfasst, welche losbar und/oder beweglich vor dem Austrittsfenster (54) an der Einblaseinrichtung (42) lagerbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Oxidationsofen zur oxidativen Behandlung von Fasern nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei derartigen, vom Markt her bekannten Oxidationsöfen umfasst die Einblaseinrichtung beispielsweise mehrere Einblaskästen, aus welchen die Arbeitsatmosphäre in den Prozessraum eintritt. Ein Austrittfenster ist dort durch eine Austrittwand eines jeweiligen Einblaskastens gebildet, welche eine Vielzahl von Strömungsdurchgängen aufweist. Diese Strömungsdurchgänge definieren entsprechend eine Strömungsleiteinrichtung; die Strömung der Arbeitsatmosphäre wird durch deren Anordnung und Geometrie beeinflusst.
Solche Oxidationsöfen sind beispielsweise aus der EP 2 534 287 B1 und der DE 10 2010 044 296 B3 bekannt geworden.
Im Laufe des Betriebs des Oxidationsofens lagern sich an den Strömungsdurchgängen Verunreinigungen ab, insbesondere in Form von Siliciumdioxid und Faserabrieb von den Fasern. Aus diesem Grund müssen zumindest die Strömungsöffnungen in regelmäßigen Zeitabständen gereinigt werden, um die Strömung der Arbeitsatmosphäre reproduzierbar aufrechtzuerhalten.
Die Einblaskästen sind fest in dem Ofen verbaut und deren Strömungsdurchgänge meist nur schlecht zugänglich. Zudem müssen die Fasern häufig zumindest auf den Umlenkrollen verschoben oder teilweise auch ganz aus dem Prozessraum entfernt werden, um eine ausreichende Reinigung durchführen zu können.
Insgesamt ist der Reinigungsvorgang hierdurch sehr zeit- und arbeitsintensiv und hierdurch auch kostenträchtig.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Oxidationsofen bereitzustellen, der diesen Gedanken Rechnung trägt.
Diese Aufgabe wird bei einem Oxidationsofen der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Oxidationsofen die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass bei einer ansonsten fest verbauten Einblaseinrichtung zumindest die Strömungsdurchgänge durch austauschbare Strömungsleitelemente bereitgestellt werden können, die zum Zwecke der Reinigung zu gegebener Zeit aus dem Prozessraum entfernt und gegen unbelastete Strömungsleitelemente ausgetauscht werden können. Die verunreinigten und entnommenen Strömungsleitelemente können dann an anderer Stelle als dem Prozessraum gereinigt werden. Hierdurch entfallen vor allem Arbeiten im Ofeninneren.
Es ist günstig, wenn sich das Austrittsfenster im Wesentlichen von einer ersten Längswand zu einer gegenüberliegenden zweiten Längswand des Gehäuses erstreckt. So kann die gesamte Breite des Oxidationsofens abgedeckt werden und ein Zugriff vorzugsweise von der Längsseite des Oxidationsofens her erfolgen.
Ein Strömungsleitelement ist vorzugsweise in einer Halteeinrichtung lagerbar.
In der Praxis hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Halteeinrichtung Führungsschienen für ein Strömungsleitelement umfasst, welche sich entlang der oberen und unteren Ränder des Austrittsfensters erstrecken. So ist eine sichere Führung des Strömungsleitelements gewährleistet, auch wenn dieses nur von der Längsseite des Oxidationsofens her gehandhabt wird.
Um Arbeiten im Prozessraum zu vermeiden, ist es bevorzugt, dass Zugangsmittel vorgesehen sind, durch welche das Strömungsleitelement von außerhalb des Prozessraumes zugänglich ist.
Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn die Zugangsmittel durch eine Durchgangsöffnung in einer Längswand des Gehäuses oder durch zwei einander gegenüberliegende Durchgangsöffnungen in zwei einander gegenüberliegenden Längswänden des Gehäuses ausgebildet sind. Dies ist baulich besonders einfach umzusetzen.
Vorzugsweise ist das Strömungsleitelement als Langplatte ausgebildet, durch welche das Austrittsfenster der Einblaseinrichtung vollständig abdeckbar ist. Diese Langplatte kann beispielsweise vorzugsweise ein Stahlblech sein. In diesem Fall reicht zum Beispiel eine jeweilige Durchgangsöffnung in nur einer Längswand des Oxidationsofens aus, um Strömungsleitelemente auszutauschen.
Alternativ oder ergänzend können auch zwei oder mehrere Strömungsleitelemente in Form von Strömungsleitmodulen vorhanden sein, von denen zwei oder mehrere ein Austrittsfenster abdecken. Diese arbeiten dann beispielsweise mit gegenüberliegenden Durchgangsöffnungen in den Längswänden des Oxidationsofens zusammen, so dass jeweils zumindest eines der Strömungsleitmodule durch eine jeweilige Durchgangöffnung geführt wird.
Ebenfalls alternativ oder ergänzend kann das Strömungsleitelement durch ein Wickelband ausgebildet ist, welches zwischen einer Quellrolle und einer Aufnahmerolle entlang des Austrittfensters aufgespannt und bewegbar ist, so dass ein Abschnitt des Wickelbandes das Austrittsfenster abdeckt. Ein solches Wickelband kann intermittierend oder kontinuierlich an dem Austrittfenster vorbeigeführt werden.
Wenn die Rollen außerhalb des Gehäuses angeordnet sind und das Wickelband durch zwei einander gegenüberliegende Durchgangsöffnungen in zwei einander gegenüberliegenden Längswänden des Gehäuses geführt ist, können die Rollen vorteilhaft gehandhabt werden, ohne dass ein Zugang in den Prozessraum notwendig ist.
Vorteilhaft kann eine Reinigungseinrichtung vorhanden sein, durch welche das Wickelband nach Verlassen des Prozessraumes geführt wird. Auf diese Weise kann die Reinigung noch im Ofenumfeld erfolgen und das gereinigte Wickelband gegebenenfalls in einem direkteren Kreislauf wieder eingesetzt werden.
Ein solcher Oxidationsofen ist besonders vorteilhaft, wenn er zur Herstellung von Kohlenstofffasern ausgebildet ist.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
1 einen Vertikalschnitt durch einen Oxidationsofen zur Herstellung von Kohlenstofffasern in Ofenlängsrichtung mit einer Atmosphäreneinrichtung, mit welcher eine heiße Arbeitsatmosphäre erzeugbar und in den Prozessraum einblasbar ist, sowie einer Strömungsleiteinrichtung zur Homogenisierung der Atmosphärenströmung;
2 einen perspektivischen Detailausschnitt mit Blick auf eine Einblaseinrichtung der Atmosphäreneinrichtung und zugehörige Strömungsleitelemente der Strömungsleiteinrichtung;
3 einen Ausschnitt eines Querschnitts des Oxidationsofens mit Blick auf die Einblaseinrichtung mit einer Strömungsleiteinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
4 einen der 3 entsprechenden Ausschnitt mit einer Strömungsleiteinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
5 einen den 3 und 4 entsprechenden Ausschnitt mit einer Strömungsleiteinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
6 einen Ausschnitt ähnlich zu den 3 bis 5 mit einer Strömungsleiteinrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel;
7 einen Ausschnitt des Schnittes von 1 mit Blick von oben auf die Strömungsleiteinrichtung nach 6;
8 einen der 7 entsprechenden Ausschnitt mit einer nochmals abgewandelten Strömungsleiteinrichtung.
Zunächst wird auf die 1 Bezug genommen, die einen vertikalen Schnitt eines Oxidationsofens zeigt, der zur Herstellung von Kohlenstofffasern eingesetzt wird und insgesamt mit 10 bezeichnet ist.
Der Oxidationsofen 10 umfasst ein Gehäuse 12, das einen den Innenraum 14 des Oxidationsofens 10 bildenden Durchlaufraum durch eine Deckenwand 12a und eine Bodenwand 12b und zwei vertikale Längswände 12c, 12d begrenzt, von denen in 1 nur die hinter der Schnittebene liegende Längswand 12d zu sehen ist.
An seinen Stirnenden weist das Gehäuse 12 jeweils eine Stirnwand 16a, 16b auf, wobei in der Stirnwand 16a von oben nach unten abwechselnd Durchgangsöffnungen in Form von horizontalen Eingangschlitzen 18 und Ausgangsschlitzen 20 und in der Stirnwand 16b von oben nach unten abwechselnd Durchgangsöffnungen in Form von horizontalen Ausgangsschlitze 20 und Eingangschlitzen 18 vorhanden sind, die der Übersichtlichkeit halber nicht alle ein Bezugszeichen tragen. Durch die Eingangs- und Ausgangsschlitze 18 bzw. 20 werden Fasern 22 in den Innenraum 14 hinein und wieder aus diesem herausgeführt. Die Eingangs- und Ausgangsschlitze 18, 20 bilden allgemein Durchtrittsbereiche des Gehäuses 12 für die Kohlenstofffasern 22. Abgesehen von diesen und weiter unten erläuterten Durchgangsöffnungen ist das Gehäuse 12 des Oxidationsofens 10 gasdicht.
Der Innenraum 14 ist seinerseits in Längsrichtung in drei Bereiche unterteilt und umfasst eine ersten Vorkammer 24, welche unmittelbar neben der Stirnwand 16a angeordnet ist, eine zweite Vorkammer 26, welcher unmittelbar neben der gegenüberliegenden Stirnwand 16b benachbart ist, sowie einen zwischen den Vorkammern 24, 26 angesiedelten Prozessraum 28.
Die Vorkammern 24 und 26 bilden so zugleich eine Ein- und Austrittsschleuse für die Fasern 22 in den Innenraum 14 bzw. den Prozessraum 28.
Die zu behandelnden Fasern 22 werden dem Innenraum 14 des Oxidationsofens 10 parallel verlaufend als Art Faserteppich 22a zugeführt. Hierzu treten die Fasern 22 von einem ersten Umlenkbereich 30, der neben der Stirnwand 16a außerhalb des Ofengehäuses 12 liegt, durch den obersten Eingangsschlitz 18 in der Stirnwand 16a in die ersten Vorkammer 24 ein. Die Fasern 22 werden sodann durch den Prozessraum 28 und durch die zweiten Vorkammer 26 zu einem zweiten Umlenkbereich 32, der neben der Stirnwand 16b außerhalb des Ofengehäuses 12 liegt, und von dort wieder zurückgeführt.
Insgesamt durchlaufen die Fasern 22 den Prozessraum 28 serpentinenartig über von oben nach unten aufeinander folgende Umlenkrollen 34, von denen lediglich zwei ein Bezugzeichen tragen. Zwischen den Umlenkrollen 34 spannt der durch die Vielzahl von nebeneinander laufenden Fasern 22 gebildete Faserteppich 22a jeweils eine Ebene auf. Der Verlauf der Fasern kann auch von unten nach oben erfolgen und es können auch mehr oder weniger Ebenen als in 1 gezeigt aufgespannt sein.
Nach dem gesamten Durchlauf durch den Prozessraum 28 verlassen die Fasern 22 den Oxidationsofen 10 beim vorliegenden Ausführungsbeispiel durch den untersten Ausgangsschlitz 20 in der Stirnwand 16a. Vor dem Erreichen des obersten Eingangsschlitzes 18 in der Stirnwand 16a und nach verlassen des Oxidationsofens durch den untersten Ausgangsschlitz 20 in der Stirnwand 16a werden die Fasern 22 außerhalb des Ofengehäuses 12 über weitere Führungsrollen 36 geführt.
Der Prozessraum 28 wird unter Prozessbedingungen von einer heißen Arbeitsatmosphäre 38 durchströmt, die durch eine Atmosphäreneinrichtung 40 aufgebaut wird. Allgemein ausgedrückt kann mit der Atmosphäreneinrichtung 40 eine heiße Arbeitsatmosphäre 38 erzeugt und in den Prozessraum 28 eingeblasen werden, welche den Prozessraum 28 unter Prozessbedingungen durchströmt.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel gibt es zwei gegenläufige heiße Luftströme 38a, 38b mit jeweils einer durch jeweils einen Pfeil veranschaulichten Hauptströmungsrichtung, wodurch der Prozessraum 28 strömungstechnisch in zwei Prozessraumabschnitte 28a, 28b aufgeteilt ist. Im mittleren Bereich des Prozessraumes 28 ist eine Einblaseinrichtung 42 und in den beiden außen liegenden Endbereichen des Prozessraumes 28 jeweils eine Absaugeinrichtung 44 angeordnet, die jeweils den Vorkammern 24, 26 benachbart sind.
Ausgehend von den Absaugeinrichtungen 44 wird die Luft in einen in 1 hinter der Zeichenebene liegenden Luftleitraum 46 gefördert, in dem sie auf hier nicht weiter interessierende Weise aufbereitet und konditioniert wird, wobei insbesondere deren Temperatur durch nicht eigens gezeigte Heizaggregate eingestellt wird.
Im Bereich des Luftleitraumes 46 sind außerdem zwei Auslässe 48 vorgesehen. Über diese können diejenigen Gas- bzw. Luftvolumina abgeführt werden, die entweder bei dem Oxidationsprozess entstehen oder als Frischluft durch eine nicht eigens gezeigte Zulufteinrichtung in den Prozessraum 28 gelangen, um so den Lufthaushalt im Oxidationsofen 10 aufrecht zu erhalten. Die abgeführten Gase, die auch giftige Bestandteile enthalten können, werden einer thermischen Nachverbrennung zugeführt. Die dabei mögliche zurückgewonnene Wärme kann zumindest zur Vorerwärmung der dem Oxidationsofen 10 zugeführten Frischluft verwendet werden.
Von dem Luftleitraum 46 gelangt die Luft jeweils zu der Einblaseinrichtung 42. Diese gibt die nun umgewälzte und konditionierte Luft in den Prozessraum 28 ab. Während des serpentinenartigen Durchgangs der Fasern 22 durch den Prozessraum 28 werden diese nun von heißer, sauerstoffhaltiger Luft umspült und dabei oxidiert.
Damit die Arbeitsatmosphäre 38 den Prozessraum 28 weitgehend homogen durchströmt, gelangt die Arbeitsatmosphäre über eine Strömungsleiteinrichtung 50 in den Prozessraum 28, auf welche weiter unten noch im Detail eingegangen wird. Die Strömungsleiteinrichtung 50 bewirkt, dass die Strömung der Arbeitsatmosphäre 38 zwischen jeweils benachbarten Faserteppichen 22a über den Ofenquerschnitt weitgehend gleichförmig ist, so dass es bei verschiedenen Ebenen keine signifikanten Unterschiede insbesondere bei den Strömungsgeschwindigkeiten und bei der Temperaturverteilung über den Prozessraum 28 gibt.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Arbeitsatmosphäre 38 gegensinnig strömend in Richtung auf die Umlenkbereiche 30 und 32 in die Prozessraumabschnitte 28a, 28b abgegeben. In diesen strömen die Luftströme 38a, 38b gegensinnig zu den jeweiligen Absaugeinrichtungen 44, was in 1 durch entsprechende Pfeile veranschaulicht ist. Ingesamt sind so zwei Umwälz-Luftkreisläufe geschlossen und der Oxidationsofen 10 wird strömungstechnisch nach dem oben erwähnten ”center-to-end”-Prinzip betrieben. Aber auch alle anderen bekannten Strömungsprinzipien können umgesetzt sein.
Die Einblaseinrichtung 40 umfasst mehrere Einblaskästen 52, welche jeweils einen strömungstechnisch offenes Austrittsfenster 54 der Einblaseinrichtung 40 definieren, die sich jeweils quer zur Ofenlängsrichtung erstrecken. Die Austrittsfenster 54 weisen in Richtung der dazu gegenüberliegenden Absaugeinrichtung 44. Die Absaugeinrichtungen 44 umfassen ihrerseits jeweils mehrere Absaugkästen 56, welche strömungstechnisch offene Eintrittsfenster 58 der Absaugeinrichtungen 54 vorgeben, die in Richtung der jeweils gegenüberliegenden Einblaseinrichtung 42 weisen.
Strömungstechnisch offen bedeutet, dass durch die jeweiligen Fenster 54 oder 58 eine Gasströmung aus der Einblaseinrichtung 40 hinaus bzw. in die Absaugeinrichtung 44 hinein strömen kann. Hierzu können die Fenster 54, 58 zum Beispiel dadurch ausgebildet sein, dass bei den Einblaskästen 52 bzw. der Absaugkästen 56 eine jeweilige Wand weggelassen ist. Gegebenenfalls kann eine dortige Wand eines Einblaskastens 52 bzw. eines Absaugkastens 56 aber auch mit Strömungsdurchgängen versehen sein.
Wie in 2 zu erkennen ist, umfasst die Strömungsleiteinrichtung 50 Strömungsleitelemente 60 mit Strömungsdurchgängen 62, wobei jeweils mindestens ein Strömungsleitelement 60 vor einem Austrittsfenster 54 der Einblaseinrichtung 42, d. h. beim vorliegenden Ausführungsbeispiel vor einem Austrittsfenster 54 eines zugehörigen Einblaskastens 52, angeordnet ist. Es ist nur ein Strömungsleitelement 60 und davon nur ein Strömungsdurchgang 62 mit einem Bezugszeichen versehen.
Zumindest die Strömungsöffnungen 62 der Strömungsleiteinrichtung 50 müssen nun in regelmäßigen Zeitabständen gereinigt werden, um die Strömung der Arbeitsatmosphäre 38 reproduzierbar aufrechtzuerhalten. Hierzu werden die eingangs erläuterten Verunreinigungen entfernt, die sich im Laufe des Betriebs des Oxidationsofens 10 an den Strömungsdurchgängen 62 ablagern.
Zu diesem Zweck sind die Strömungsleitelemente 60 jeweils austauschbar ausgebildet und lösbar und/oder beweglich vor einem jeweiligen Austrittsfenster 54 an der Einblaseinrichtung 42 gelagert. Die Strömungsleiteinrichtung 50 umfasst hierzu eine Halteeinrichtung 64, mittels welcher die Strömungselemente 60 lösbar und/oder beweglich gelagert werden können.
Die Strömungsdurchgänge 62 der Strömungsleitelemente 60 werden von der Arbeitsatmosphäre 38 vor deren Eintritt in den Prozessraum 28 durchströmt, wobei diese die Abgaberichtung, die Abgabegeschwindigkeit und dadurch den Strömungsdruck der Arbeitsatmosphäre 38 beeinflussen. Die Strömungsdurchgänge 62 der Strömungsleitelemente 60 sind derart dimensioniert und angeordnet, dass die Gesamtströmung der Arbeitsatmosphäre 38 über den Ofenquerschnitt homogenisiert wird. Die Strömungsdurchgänge 62 können identisch aber auch in ihrer Geometrie, Dimension und Anordnung unterschiedlich sein.
In 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Strömungsleiteinrichtung 50 veranschaulicht. Dort ist ein Strömungsleitelement 60 als Langplatte 66 mit Strömungsdurchgängen 62 ausgebildet, welche so dimensioniert ist, dass sie ein Austrittsfenster 54 der Einblaseinrichtung 40 vollständig abdecken kann. Die Halteeinrichtung 64 ist durch Paare von Führungsschienen 68a, 68b für die Strömungsleitelemente 60 ausgebildet, wobei jeweils eine Führungsschiene 68a am oberen und eine Führungsschiene 68b am unteren Rand längs eines Austrittsfensters 54 der Einblaseinrichtung 42 verläuft; jeweils ein Schienenpaar 68a, 68b kann ein Strömungsleitelement 60 aufnehmen. In den 3 bis 6 ist jeweils nur das Schienenpaar 68a, 68b am obersten Einblaskasten 52 mit Bezugszeichen versehen.
Die Führungsschienen 68a, 68b erstrecken sich auf durch eine Längswand, im vorliegenden Beispiel durch die erste Längswand 12c des Ofengehäuses 12 hindurch, in der jeweils auf Höhe jedes Einblaskastens 52 eine Durchgangsöffnung in Form eines Durchgangsschlitzes 70 vorgesehen ist, so dass ein Strömungsleitelement 60 durch die Längswand 12c in die Führungsschienen 68a, 68b hinein und vor das zugehörige Austrittsfenster 54 in den Innenraum 14 des Oxidationsofens 10 geschoben und wieder daraus entnommen werden kann.
Allgemein ausgedrückt sind die Durchgangsschlitze 70 ein Beispiel für Zugangsmittel, durch ein Strömungsleitelement 60 von außerhalb des Prozessraumes zugänglich ist. Bei einer nicht eigens gezeigten Abwandlung kann in einer Längswand 12c oder 12d auch eine Tür vorhanden sein, die sich über die benötigte Höhe des Oxidationsofens 10 erstreckt, so dass alle Strömungsleitelemente 60 bei geöffneter Tür zugänglich sind.
In 3 ist das oberste Strömungsleitelement 60 in einer Arbeitsposition vor dem Austrittsfenster 54 des obersten Einblaskastens 52 gezeigt. Das mittlere Strömungsleitelement 60 nimmt eine Zwischenposition ein, in der es etwa bis zur Hälfte in die Führungsschienen 68a, 68b eingeschoben und das Austrittsfenster 54 etwa zur Hälfte bedeckt. Diese Zwischenposition wir sowohl beim Einsetzten als auch beim Entnehmen des Strömungsleitelements 60 durchlaufen. Das in 3 untere Strömungsleitelement 60 ist aus dem Innenraum 14 des Oxidationsofens 10 entfernt und kann dort gegen ein nicht verunreinigtes Strömungsleitelement 60 ausgetauscht werden, das dann in die Arbeitsposition vor dem Austrittsfenster 54 des in 3 unteren Einblaskastens 52 geschoben werden kann, wodurch ein verunreinigtes Strömungsleitelement 60 gegen ein von Verunreinigungen freies Strömungsleitelement 60 ausgetauscht ist.
Damit die Strömungsleitelemente 60 manuell von einer Wartungsperson aus dem Innenraum 14 des Oxidationsofen 10 entnommen und auch wieder in dessen Innenraum 14 hinein geschoben werden können, tragen die Strömungsleitelemente 60 an einem Ende einen Griff 72. Dort sind auch nicht eigens mit einem Bezugszeichen versehene Dichtmittel vorhanden, durch welche der Durchgangsschlitz 70 bei eingeschobenem Strömungsleitelement 60 abgedichtet ist, so dass keine Ofenatmosphäre nach außen dringen kann.
4 veranschaulicht ein zweites Ausführungsbeispiel der Strömungsleiteinrichtung 50. Dort sind Strömungsleitelemente 60 in Form von plattenförmigen Strömungsleitmodulen 74 mit Strömungsdurchgängen 62 vorhanden, von denen jeweils zwei nebeneinander ein Austrittsfenster 54 abdecken und an deren Griffen 72 ebenfalls wieder nicht eigens mit einem Bezugszeichen versehen Dichtmittel vorhanden sind. In der Zeichnung und nachfolgend werden die Strömungsleitmodule als Strömungsleitmodule 74a und 74b bezeichnet. Durchgangsschlitze 70 sind nicht nur in der ersten Längswand 12c des Oxidationsofens 10, sondern auch in dessen gegenüberliegender zweiten Längswand 12d und dort auf gleicher Höhe vorgesehen. Auf diese Weise kann ein erstes Strömungsleitmodul 74a durch den Durchgangsschlitz 70 in der ersten Längswand 12c und ein zweiten Strömungsleitmodul 74b durch den Durchgangsschlitz 70 in der zweiten Längswand 12d des Gehäuses 12 geschoben werden, so dass ein Paar aus den Strömungsleitmodul 74a, 74b als Strömungsleitelement 60 ein jeweiliges Austrittsfenster 54 der Einblaseinrichtung 42 bedeckt. Die Führungsschienen 68a, 68b erstrecken sich auch wie bei der Längswand 12c auch durch die Durchgangsschlitze 70 in der Längswand 12d.
In 4 sind die beiden Strömungsleitmodule 74a, 74b bei dem obersten Einblaskasten 52 in einer Arbeitsposition vor dessen Austrittsfenster 54 gezeigt, in der sie gemeinsam das Strömungsleitelement 60 bilden. Die Strömungsleitmodule 74a, 74b nehmen bei dem mittleren Einblaskasten jeweils eine Zwischenposition ein, in der sie jeweils durch die Durchgangsschlitze 70 hindurch ragen. Die in 4 unteren Strömungsleitmodule 74a, 74b sind aus dem Innenraum 14 des Oxidationsofens 10 entfernt und können dort jeweils gegen ein nicht verunreinigtes Strömungsleitmodul 74a bzw. 74b ausgetauscht werden, die dann in die Arbeitsposition vor dem Austrittsfenster 54 des in 4 unteren Einblaskastens 52 geschoben werden können.
5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Strömungsleiteinrichtung 50, bei Strömungsleitelemente 60 in Form von Strömungsleitmodulen 74 gebildet sind, von denen mehr als zwei ein Austrittsfenster 54 abdecken. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind hierfür jeweils vier plattenförmige Strömungsleitmodule 74 nötig, wobei nur einige Strömungsmodule 74 ein Bezugszeichen tragen. Die mehren Strömungsleitmodule 74 werden im Betrieb in Intervallen ausgetauscht, wozu sie im intermittierenden Durchlauf von der Längswand 12d in Richtung auf die Längswand 12c entlang der Führungsschienen 68a, 68b verschoben werden. Hierzu kann bei einer ersten, in 5 bei dem mittleren Einblaskasten 52 veranschaulichten Variante auf der Seite der Längswand 12d ein Strömungsleitmodul 74 am Durchgangsschlitz 70 angesetzt und in die Führungsschienen 68a, 68b eingeschoben werden. Dadurch wird das am gegenüberliegenden Ende an der Längswand 12c befindliche Strömungsleitmodul 74 durch den dortigen Durchgangsschlitz 70 aus den Führungsschienen 68a, 68b herausgeschoben und kann von einer Wartungsperson angenommen werden.
Bei einer zweiten, in 5 bei dem unteren Einblaskasten 52 veranschaulichten Variante werden alle Strömungsleitmodule 74 zugleich mit Hilfe eines Werkzeugs 76 aus den Führungsschienen 68a, 68b herausgeschoben und als Satz gegen nicht verunreinigte Strömungsleitmodule 74 ausgetauscht.
Die Schlitze 70 sind bei diesem Ausführungsbeispiel durch Dichtmittel in Form von beweglichen Klappen 78 abgedeckt, welche auch bei allen anderen beschriebenen Ausführungsbeispielen vorhanden sein können. Statt der Klappen 78 können auch andere Dichtmittel in Form von beispielsweise Bürstendichtungen, Lamellendichtungen oder dergleichen vorhanden sein. Solche Dichtungen können auch bei den Ausführungsbeispielen nach den 3 und 4 vorhanden sein. Auch wechselbare Stopfen können eingesetzt werden.
Die 6 und 7 zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel der Strömungsleiteinrichtung 50. Dort ist das Austrittsfenster 54 eines Einblaskastens 52 jeweils durch einen Abschnitt 80 eines Wickelbandes 82 mit Strömungsdurchgängen 62 abgedeckt, welches somit ein Strömungsleitelement 60 definiert. Das Wickelband 82 ist in seinen Abmessungen komplementär zu den Austrittsfenstern 54 der Einblaseinrichtung 42 und durch jeweils zwei gegenüberliegende Durchgangsschlitze 70 in den Längswänden 12c, 12d des Ofengehäuses 12 geführt. Somit bilden Durchgangsschlitze 70 in der Längswand 12d jeweils eine Eingangsöffnung und Durchgangsschlitze 70 in der gegenüberliegenden Längswand 12c jeweils eine Ausgangsöffnung für ein zugehöriges Wickelband 82.
Außerhalb des Ofengehäuses 12 befindet sich eine drehbar gelagerte Quellrolle 84, auf der das Wickelband 82 vorgehalten ist und von der das Wickelband 82 durch den Prozessraum 28 zu gegenüberliegenden Seite des Ofengehäuses 12 zu einer Aufnahmerolle 86 geführt ist, die ebenfalls außerhalb des Gehäuses 12 gelagert ist. Vertikale Drehachsen der jeweiligen Quell- und Aufnahmerollen 84 bzw. 86 sind in 6 mit 84a bzw. 86a bezeichnet. Das Wickelband 82 ist somit zwischen den zwei Rollen 84, 86 entlang des Austrittfensters 54 aufgespannt und bewegbar.
Wenn die Strömungsdurchgänge 62 eines der Wickelbänder 82 so verunreinigt sind, dass ein Wechsel des Strömungsleitelements 60 angebracht ist, wird das Wickelband 82 von der Quellrolle 84 abgewickelt, so dass der Abschnitt 80 aus dem Prozessraum 28 heraus bewegt und auf die Aufnahmerolle 86 aufgewickelt wird. Ein nachfolgender, sauberer Abschnitt 80 des Wickelbandes 82 definiert dann ein ausgetauschtes Strömungsleitelement 60, welches an die Stelle des vorherigen Strömungsleitelements 60 in Form des vorherigen Wickelband-Abschnittes 80 tritt.
In 6 ist beispielsweise bei dem unteren Wickelband 82 schon mehr Wickelband 82 von der Quellrolle 84 abgewickelt worden, als bei dem darüber verlaufenden, obersten Wickelband 82. 7 zeigt dieses untere Wickelband 82.
Bei dieser Variante wird das Wickelband 82 intermittierend bewegt. Alternativ kann das Wickelband 82 auch kontinuierlich bewegt werden, solange durch die dabei erfolgende Bewegung der Strömungsdurchgänge 62 das Strömungsbild der Arbeitsatmosphäre 38 nicht in unerwünschter Weise beeinflusst wird.
Die Quellrollen 84 und die Aufnahmerollen 86 können für die Bewegung des Wickelbandes 82 jeweils motorisch oder manuell durch eine Wartungsperson angetrieben werden.
Wenn das Wickelband 82 vollständig von der Quellrolle 84 abgewickelt wurde, wird die nun leere Quellrolle 84 gegen eine mit sauberem Wickelband 82 bestückte Quellrolle 84 und die nun volle Aufnahmerolle 86 gegen eine leere Aufnahmerolle 86 ausgetauscht.
8 zeigt eine Variante, bei der das Wickelband 82 nach Verlassen des Prozessraumes 28 durch die Ofenlängswand 12d durch eine Reinigungseinrichtung 88 geführt wird, die zwischen dem Durchgangsschlitz 12d und der Aufnahmerolle 86 angeordnet ist.
Dabei wird das Wickelband 82 über eine Umlenkrolle 90 zur Reinigungseinrichtung 88 umgelenkt. Das Wickelband 82 kann auch ohne Umlenkrolle 90 direkt in die Reinigungseinrichtung 88 eintreten.
In der Reinigungseinrichtung 88 wird das Wickelband 82 im kontinuierlichen intermittierenden Durchlauf von Verunreinigungen und Ablagerungen befreit, so dass die Aufnahmerolle 86 zur Quellrolle 84 wird, wenn das Wickelband 82 vollständig von der ursprünglichen Quellrolle 84 abgewickelt ist.
Die Strömungsleitelemente 60 sind in der Praxis aus Stahlblech gefertigt, welches der Ofenatmosphäre standhalten kann. Das Wickelband 82 kann zum Beispiel aus entsprechend flexiblem Federstahl gefertigt sein.
Auch an den Eintrittsfenstern 58 der Absaugeinrichtungen 44 kommt es zu Ablagerungen, welche den Strömungsweg im Laufe der Zeit mehr und mehr einschränken und welche in regelmäßigen Intervallen entfernt werden müssen.
Die obigen Erläuterungen zu der Einblaseinrichtung 42 gelten daher sinngemäß entsprechend auch für die Absaugeinrichtungen 44. Auch dort setzten sich im Laufe der Zeit Verunreinigungen ab, die in regelmäßigen Zeitabständen entfernt werden müssen. Jeder Absaugeinrichtung 44 ist eine Absaugleiteinrichtung 92 zugeordnet, welche lediglich in 1 mit einem Bezugszeichen versehen sind und über welche die Arbeitsatmosphäre in die jeweilige Absaugeinrichtung 44 einströmt. Vor deren Eintrittsfenstern 58 der Absaugeinrichtungen 44 können nun in analoger Weise entsprechende austauschbare Strömungselemente vorgesehen sein, welche zu gegebener Zeit ausgetauscht und gereinigt werden können.
Es können auch mehrere Ausführungsbeispiele der Strömungsleitelemente 60 bei einer Strömungsleiteinrichtung 50 umgesetzt sein, wobei dann zwischen jeweils zwei Ebenen des Faserteppichs 22a unterschiedliche Strömungsleitelemente 60 verwendet werden.

Claims

Oxidationsofen zur oxidativen Behandlung von Fasern mit a) einem Gehäuse (12), welches abgesehen von Durchgangsöffnungen (18, 20, 70) für unter anderem die Fasern (22) gasdicht ist; b) einem im Innenraum (14) des Gehäuses (12) befindlichen Prozessraum (28); c) Umlenkrollen (34), welche die Fasern (22) als Faserteppich (22a) nebeneinander liegend serpentinenartig durch den Prozessraum (28) führen, wobei der Faserteppich (22a) zwischen gegenüber liegenden Umlenkrollen (34) jeweils eine Ebene aufspannt; d) einer Atmosphäreneinrichtung (40), mit welcher eine heiße Arbeitsatmosphäre (38) erzeugbar ist und welche eine Einblaseinrichtung (42) mit wenigstens einem Austrittsfenster (54) umfasst, durch welches heiße Arbeitsatmosphäre zwischen zwei benachbarten Ebenen des Faserteppichs (22a) in den Prozessraum (28) einblasbar ist; wobei e) die Arbeitsatmosphäre (38) über eine Strömungsleiteinrichtung (50) in den Prozessraum (28) gelangt, dadurch gekennzeichnet, dass f) die Stromungsleiteinrichtung (50) austauschbare Strömungsleitelemente (60) mit Strömungsdurchgängen (62) umfasst, welche losbar und/oder beweglich vor dem Austrittsfenster (54) an der Einblaseinrichtung (42) lagerbar sind.
Oxidationsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Austrittsfenster (54) im Wesentlichen von einer ersten Längswand (12c) zu einer gegenüberliegenden zweiten Längswand (12d) des Gehäuses (12) erstreckt.
Oxidationsofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strömungsleitelement (60) in einer Halteeinrichtung (64) lagerbar ist.
Oxidationsofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (64) Führungsschienen (68a, 68b) für ein Strömungsleitelement (60) umfasst, welche sich entlang der oberen und unteren Ränder des Austrittsfensters (54) erstrecken.
Oxidationsofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Zugangsmittel vorgesehen sind, durch welche das Strömungsleitelement (60) von außerhalb des Prozessraumes (28) zugänglich ist.
Oxidationsofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugangsmittel durch eine Durchgangsöffnung (70) in einer Längswand (12c, 12d) des Gehäuses (12) oder durch zwei einander gegenüberliegende Durchgangsöffnungen (70) in zwei einander gegenüberliegenden Längswänden (12c, 12d) des Gehäuses (12) ausgebildet sind.
Oxidationsofen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitelement (60) als Langplatte (66) ausgebildet ist, durch welche das Austrittsfenster (54) der Einblaseinrichtung (40) vollständig abdeckbar ist.
Oxidationsofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere Strömungsleitelemente (60) in Form von Strömungsleitmodulen (74) vorhanden sind, von denen zwei oder mehrere ein Austrittsfenster (54) abdecken.
Oxidationsofen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitelement (60) durch ein Wickelband (82) ausgebildet ist, welches zwischen einer Quellrolle (84) und einer Aufnahmerolle (86) entlang des Austrittfensters (54) aufgespannt und bewegbar ist, so dass ein Abschnitt (80) des Wickelbandes (82) das Austrittsfenster (54) abdeckt.
Oxidationsofen nach Anspruch 9 unter Rückbezug auf Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (84, 86) außerhalb des Gehäuses (12) angeordnet sind und das Wickelband (82) durch zwei einander gegenüberliegende Durchgangsöffnungen (70) in zwei einander gegenüberliegenden Längswänden (12c, 12d) des Gehäuses (12) geführt ist.
Oxidationsofen nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reinigungseinrichtung (88) vorhanden ist, durch welche das Wickelband (82) nach Verlassen des Prozessraumes (28) geführt wird.
Oxidationsofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er zur Herstellung von Kohlenstofffasern ausgebildet ist.