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Die Erfindung betrifft einerseits einen Hubbalkendurchlaufofen mit einem Ofenraum, mit einem feststehenden, eine Bettebene definierenden Ofenbett, mit einem parallel zu einer Förderebene eine Förderbewegung durchführenden Balken und mit einer in dem Ofenraum definierten Heizzone, wobei die Bettebene horizontal und die Förderebene vertikal ausgerichtet sind und sich in der Mitte des Ofenbetts in einer Fördergeraden schneiden und wobei zu behandelndes Gut über ein Tablett entlang der Fördergeraden mit einer Schrittlänge schrittweise durch einen von dem Offenbett bis zu einer Beladehöhe reichenden Behandlungsraum förderbar ist. Die Erfindung betrifft andererseits ein Verfahren zum Betrieb eines Hubbalkendurchlaufofens mit einem Ofenraum, mit einem feststehenden, eine Bettebene definierenden Ofenbett, mit einem Pparallel zu einer Förderebene eine Förderbewegung durchführenden Balken und mit einer in dem Ofenraum definierten Heizzone, wobei die Bettebene horizontal und die Förderebene vertikal ausgerichtet sind und sich in der Mitte des Ofenbetts in einer Fördergeraden schneiden und wobei zu behandelndes Gut über ein Tablett entlang der Fördergeraden mit einer Schrittlänge schrittweise durch einen von dem Offenbett bis zu einer Beladehöhe reichenden Behandlungsraum förderbar ist.
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Gattungsgemäße Hubbalkendurchlauföfen sowie Verfahren zum Betrieb solcher Hubbalkendurchlauföfen sind aus dem Stand der Technik bekannt.
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Beispielsweise ist aus der Offenlegungsschrift
DE 34 40 126 A1 ein Hubbalkenofen mit Hubbalken sowie Festbalken bekannt, wobei der Hubbalkenofen einen Herd aufweist, welcher von einem feuerfesten Gehäuse umgeben ist, an welchem Decken- und Seitenbrenner zum Erhitzen von in dem Herd befindlichen Glühgut angeordnet sind. Das Glühgut wird mittels der Hubbalken schrittweise in Vorschubrichtung durch den Herd bewegt. Hierzu wird das Glühgut mittels der Hubbalken von den Festbalken abgehoben, dann in Vorschubrichtung weiterbewegt und anschließend wieder auf den Festbalken abgesetzt, wobei die Hubbalken dann unter dem Glühgut entgegen der Vorschubrichtung wieder zurück verlagert werden. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis das Glühgut den Hubbalkenofen passiert hat.
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Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, einen Hubbalkendurchlaufofen sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Hubbalkendurchlaufofens bereitzustellen, die möglichst wirtschaftlich zu betreiben bzw. durchzuführen sind.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch Hubbalkendurchlauföfen bzw. Betriebsverfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere, ggf. auch unabhängig hiervon, vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Hierbei geht die Erfindung von der Grunderkenntnis aus, dass durch eine vergleichsweise gleichförmige Temperaturverteilung die Wirtschaftlichkeit eines Hubbalkendurchlaufofens bzw. dessen Betrieb erhöhen lässt.
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Ein Hubbalkendurchlaufofen mit einem Ofenraum, mit einem feststehenden, eine Bettebene definierenden Ofenbett, mit einem parallel zu einer Förderebene eine Förderbewegung durchführenden Balken und mit einer in dem Ofenraum definierten Heizzone, wobei die Bettebene horizontal und die Förderebene vertikal ausgerichtet sind und sich in der Mitte des Ofenbetts in einer Fördergeraden schneiden und wobei zu behandelndes Gut über ein Tablett entlang der Fördergeraden mit einer Schrittlänge schrittweise durch einen von dem Offenbett bis zu einer Beladehöhe reichenden Behandlungsraum förderbar ist, lässt sich möglichst wirtschaftlich betreiben, wenn sich der Hubbalkendurchlaufofen dadurch auszeichnet, dass das Tablett wenigstens fünf Tablettetagen aufweist. Hierdurch kann bei gleicher Durchsatzgeschwindigkeit wesentlich mehr Gut entsprechend behandelt werden. Bei geeigneter Ausgestaltung kann das zu behandelnde Gut durch die hohe Zahl der Tablettetagen gleichförmig verteilt werden, so dass auch eine entsprechend gleichförmige Behandlung, die dann entsprechend wirtschaftlich ist, ermöglicht wird.
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Vorliegend ist ein Tablett eine bauliche Einheit, auf welcher zu behandelndes Gut durch den Hubbalkendurchlaufofen transportiert werden kann. Es kann einerseits einem schonenden Transport des zu behandelnden Guts, da dieses dann nicht direkt mit dem Ofenbett oder dem Balken in Kontakt kommen muss, und/oder andererseits dem gleichzeitigen Transport mehreren einzelnem Gut dienen. Auch kann das Tablett bei geeigneter Ausgestaltung als Wärme- oder Hitzeschutz dienen, indem beispielsweise hierdurch Konvektion oder Hitzestrahlung vor Erreichen des jeweiligen Guts abgelenkt, abgefangen oder gezielt gerichtet wird. Auch kann das Tablett mehrere Tablettetagen aufweisen, so dass diese Effekte entsprechend multipliziert werden können.
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Weist das Tablett wenigstens fünf Tablettetagen auf, wird das durch den Ofenraum bzw. durch den Behandlungsraum bereitgestellte Raumvolumen äußerst effizient genutzt. Unabhängig hiervon wurde gefunden, dass eine erhöhte Anzahl an Tablettetagen sich sehr positiv auf eine gewünschte Temperaturvergleichmäßigung innerhalb des Behandlungsraums auswirkt. Eine besonders gute Temperaturhomogenität innerhalb des Behandlungsraums und insbesondere auch an dem zu behandelnden Gut auf den einzelnen Tablettetagen lässt sich bereits ab einer Anzahl von fünf oder mehr Tablettetagen erreichen.
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Ein Hubbalkendurchlaufofen mit einem Ofenraum, mit einem feststehenden, eine Bettebene definierenden Ofenbett, mit einem parallel zu einer Förderebene eine Förderbewegung durchführenden Balken und mit einer in dem Ofenraum definierten Heizzone, wobei die Bettebene horizontal und die Förderebene vertikal ausgerichtet sind und sich in der Mitte des Ofenbetts in einer Fördergeraden schneiden und wobei zu behandelndes Gut über ein Tablett entlang der Fördergeraden mit einer Schrittlänge schrittweise durch einen von dem Offenbett bis zu einer Beladehöhe reichenden Behandlungsraum förderbar ist, lässt sich kumulativ bzw. alternativ möglichst wirtschaftlich betreiben, wenn sich der Hubbalkendurchlaufofen dadurch auszeichnet, dass zumindest in einem senkrecht zur Bettebene und senkrecht zur Förderebene liegenden Querschnitt des Hubbalkendurchlaufofens zwei übereinander angeordnete Heizelemente vorgesehen sind, die separat ansteuerbar und/oder von dem Behandlungsraum durch wenigstens einen Hitzeschild getrennt sind. Sind kumulativ oder alternativ zumindest in einem senkrecht zur Bettebene und senkrecht zur Förderebene liegenden Querschnitt des Hubbalkendurchlaufofens zwei übereinander angeordnete Heizelemente vorgesehen, ist speziell der Behandlungsraum konstruktiv vorteilhaft über seine Höhe, vorzugsweise über seine Gesamthöhe, beheizbar ausgestaltet. Hierdurch wird erreicht, dass auf Höhe, also auf die Vertikale bezogen, vorzugsweise aller Tablettetagen eine Beheizung zur Verfügung steht.
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Sind hierbei die zwei übereinander angeordneten Heizelemente zudem separat ansteuerbar, ist der Hubbalkendurchlaufofen hinsichtlich zu fahrender Temperaturen wesentlich individueller einstellbar. Speziell kann ein Temperaturniveau innerhalb des Ofenraums bzw. des Behandlungsraums, insbesondere über den vertikalen Höheverlauf des Behandlungsraums gesehen, besonders gut justiert werden, so dass dann eine entsprechend gleichförmige Temperaturverteilung in dem Behandlungsraum gewährleistet werden kann.
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Sind kumulativ oder alternativ die zwei übereinander angeordneten Heizelemente von dem Behandlungsraum durch wenigstens einen Hitzeschild getrennt, kann das zu behandelnde Gut vor direkter und ggf. kritischer Einwirkung einer Hitzeeinstrahlung besser geschützt werden. Mittels eines geeigneten Hitzeschilds kann der Temperatureintrag durch die Heizelemente in den Behandlungsraum indirekter erfolgen, wodurch es möglich ist, das zu behandelnde Gut insbesondere in vertikaler Richtung zur Förderebene mit einem gleichmäßigeren Temperaturniveau beaufschlagen zu können.
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Insofern kann durch die einzelnen Heizelemente vorliegend eine besonders gleichmäßige Temperatureinwirkung in den Behandlungsraum hinein und insbesondere auf das zu behandelnde Gut erzielt werden, insbesondere auch dann, wenn das zu behandelnde Gut auf mehreren Tablettetagen verteilt angeordnet ist.
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Zusammenfassend kann gesagt werden, dass durch die vorliegende Konstruktion insbesondere mit dem innerhalb des Ofenraums mehrfächerig ausgestalteten Behandlungsraum insgesamt eine Behandlungsumgebung geschaffen werden kann, welches sich gegenüber bisher bekannten Hubbalkendurchlauföfen durch eine signifikant verbesserte Temperaturhomogenität an dem zu behandelndem Gut auszeichnet, egal an welchem Ort sich das Gut innerhalb des Behandlungsraum befindet.
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Eine solcher horizontal mehrfächeriger Behandlungsraum kann insbesondere mittels der hier vorgesehenen wenigstens fünf Tablettetage konstruktiv einfach umgesetzt werden.
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Es versteht sich, dass ein solcher mehrfächeriger Behandlungsraum baulich auch anders realisiert sein kann, beispielsweise durch entsprechende ortsfeste Fächerebenen, was jedoch unter anderem den Nachteil hat, dass ortsfeste Fächerelemente zumindest im Betrieb des Hubbalkendurchlaufofens dauerhaft der innerhalb des Hubbalkendurchlaufofens vorherrschende Hitze ausgesetzt sind.
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Insofern ist es vorteilhaft, wenn der Hubbalkendurchlaufofen mobile Fächerebenen aufweist, welche insbesondere entlang der Fördergeraden mobil durch den Behandlungsraum gefördert werden können. Beispielsweise lassen sich solche mobilen Fächerebenen durch entsprechende Tablettetagen des Tabletts konstruktiv einfach bereitstellen.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn Zwischenräume zwischen derartigen Fächerebenen bzw. Tablettetagen vertikal räumlich untereinander verbunden sind, so dass eine gute Luft- und Wärmezirkulation unter den einzelnen Fächerebenen bzw. Tablettetagen stattfinden kann.
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Vorteilhafterweise kann eine derartige räumliche Verbindung baulich einfach erzielt werden, wenn an dem Hubbalkendurchlaufofen eine Vielzahl an Tabletts eingesetzt werden, welche weniger breit bauen als die senkrecht zur Förderebene ausgerichtete Innenbreite des Behandlungsraums.
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Insofern liegen selbst an einer Vielzahl an Tablettetagen gleiche bzw. nahezu gleiche Temperaturverhältnisse vor. Hierdurch kann eine hohe Produktqualität des zu behandelnden Guts trotz mehrerer Tablettetagen erzielt werden, wodurch sich Ausschuss erheblich reduziert. Ferner kann aufgrund der hohen Anzahl an Tablettetagen der Durchsatz an zu behandelndem Gut bei gleicher Zeit merklich gesteigert werden.
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Jedenfalls kann vorliegend eine signifikant verbesserte Temperaturhomogenität innerhalb des Ofenraums bzw. innerhalb des Behandlungsraums erzielt werden.
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Die Begrifflichkeit „Ofenraum“ beschreibt einen beheizbaren Innenraum des Hubbalkendurchlaufofens, durch welchen - mithilfe des Balkens - zu behandelndes Gut schrittweise hindurch gefördert wird. Hierbei ist die Förderung entlang der Fördergeraden in eine temporäre Ruhephase und in eine Förderphase unterteilt, wie dies bei gattungsgemäßen Hubbalkendurchlaufofen üblich ist.
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Der Begriff „Ofenbett“ beschreibt vorliegend allgemein einen vertikal unterhalb von zu behandelndem Gut liegenden Bodenbereich des Ofenraums, wobei das Ofenbett im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist.
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Bevorzugt umfasst das Ofenbett vorliegend einen Behandlungsraumboden des Behandlungsraums des Hubbalkendurchlaufofens. Das Ofenbett bzw. der Behandlungsraumboden definieren vorzugsweise sogleich eine untere horizontale Bettebene des Hubbalkendurchlaufofens.
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Konstruktiv vorteilhaft ist es, wenn das Ofenbett dergestalt ist, dass die durch den Hubbalkendurchlaufofen zu fördernden Tabletts während der Ruhephase temporär auf dieses Ofenbett abgesetzt werden können. Hierbei kann dann auch der Balken unterhalb des Tabletts entgegen der Förderrichtung von einer hinteren Umkehrlage bzw. von einer Endlage wieder in seine vordere Umkehrlage bzw. in seine Ausgangslage zurückbewegt werden.
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Der Ausdruck „Ofenbettgebiet“ beschreibt hierbei einen Bereich des Ofenraums, welcher sich von einem Bodenbereich des Ofenraums, insbesondere von einer Bettebene eines Ofenbetts, bis zu einer oberen Ofenwand des Ofenraums erstreckt.
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Das Ofenbettgebiet wird seitlich bevorzugt von einer Hitzeschildeinrichtung bestehend aus einem oder mehreren seitlichen Hitzeschildern begrenzt.
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Das Ofenbettgebiet ist eingangsseitig von einem Haupteingang des Ofenraums zum Eintragen von zu behandelndem Gut in den Hubbalkendurchlaufofen hinein und ausgangsseitig von einem Hauptausgang des Ofenraums zum Austragen von zu behandelndem Gut aus dem Hubbalkendurchlaufofen heraus begrenzt. Hierbei können der Haupteingang und Hauptausgang konstruktiv unterschiedlichst ausgebildet sein, um eine geeignete „Schleuse“ zwischen Ofenraum und Umgebung zu schaffen. Beispielsweise wird das Ofenbettgebiet von einem Anfang und einem Ende einer Hitzeschildeinrichtung mit einem oder mehreren seitlichen Hitzeschildern formuliert.
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Als Heizelemente können alle geeigneten Heizungen zur Anwendung kommen, wobei hierbei insbesondere auf Heizelemente, die bereits aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt sind, zurückgegriffen werden. Insbesondere elektrische Heizelemente können diesbezüglich zur Anwendung kommen, wobei die Heizelemente vorzugsweise plattenförmig ausgestaltet sind. Über die Länge des Hubbalkendurchlaufofens entlang der Fördergeraden definieren die Heizelemente vorzugsweise eine Heizzone, die sich demnach insbesondere von der dem Haupteingang zugewandten Kante des entlang der Fördergeraden ersten Heizelements bis zu der dem Hauptausgang zugewandten Kante des entlang der Fördergeraden letzten Heizelements erstreckt.
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Der Begriff „Balken“ beschreibt in vorliegendem Sinne eine sich in Richtung der Fördergeraden erstreckende Einrichtung, mittels welcher zu behandelndes Gut, insbesondere einem Tablett oder mehrere Tabletts, durch den Hubbalkendurchlaufofen bzw. durch dessen Ofenraum bzw. speziell dessen Behandlungsraum, gefördert werden kann.
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Mit dem Begriff „Behandeln“ ist vorliegend eine thermische Behandlung von Gut verstanden. Beispielsweise handelt es sich hierbei um Sintern, Glühen, Anlassen, Löten, Nitrieren oder dergleichen, wobei unterschiedliche Behandlungszeiten vorgesehen sein können.
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Bei dem hier zu behandelnden Gut kann es sich um unterschiedlichste Gegenstände handeln, wie zum Beispiel pulvermetallurgische Erzeugnisse, Metallbauteile oder dergleichen.
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An dieser Stelle sei noch erwähnt, dass vorliegend die Begrifflichkeiten „Steuern“ und „Regeln“ als synonym verstanden werden, so dass auch die Merkmale des „Regelns“ auch erfasst sind, wenn von „Steuern“ die Rede ist, oder vice versa.
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Somit ist es vorteilhafthaft, wenn der vorliegende Hubbalkendurchlaufofen eine entsprechende Steuer- bzw. Regeleinrichtung umfasst, mittels welcher die vorhandenen Heizelemente zumindest teilweise gesteuert bzw. geregelt werden.
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Außerdem sei hier darauf hingewiesen, dass vorliegend unbestimmte Artikel und unbestimmte Zahlenangaben wie „ein...“, „zwei...“ usw. im Regelfall als mindestens-Angaben zu verstehen sein sollen, also als „mindestens ein...“, „mindestens zwei...“ usw., sofern sich nicht etwa aus dem Kontext oder dem konkreten Text einer bestimmten Stelle ergibt, dass etwa dort nur „genau ein...“, „genau zwei...“ usw. gemeint sein soll.
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Es sei ebenfalls noch erwähnt, dass vorliegend der Ausdruck „insbesondere“ in der Regel so zu verstehen sei, dass mit diesem Ausdruck ein optionales, bevorzugtes Merkmal eingeleitet wird. Der Ausdruck ist nicht als „und zwar“ und nicht als „nämlich“ zu verstehen.
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Vorzugsweise weist das Tablett wenigstens sechs, vorzugsweise wenigstens sieben, Tablettetagen auf, wodurch der Hubbalkendurchlaufofen noch effizienter beladen und genutzt werden kann. Insbesondere kann hierdurch eine höhere Zahl an Fächerebenen innerhalb des Behandlungsraums etabliert werden, was wiederum vorteilhaft für die Temperaturhomogenität innerhalb des Behandlungsraums ist.
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Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die Zahl der Tablettetagen zehn oder weniger, vorzugsweise acht oder weniger, beträgt, da dann noch genügend Freiraum zwischen den einzelnen Etagen für eine gleichförmige Temperaturverteilung verbleibt.
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Eine vorteilhafte Ausführungsvariante sieht vor, dass die übereinander angeordneten Heizelemente seitlich eines oberhalb der Ofenbetts befindlichen und bis zu einer oberen Ofenwand reichenden Ofenbettgebiets, insbesondere in einem von einer unteren Ofenwand bis zu der oberen Ofenwand reichenden, auf der dem Offenbett abgewandten Seite des Hitzeschilds definiertem Heizelementgebiet, angeordnet sind. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass zwischen dem eigentlichen Behandlungsraum, in welchem sich auch das zu behandelnden Gut befindet, und dem Heizelementgebiet, in welchem sich die Heizelemente befinden, zumindest teilweise stets eine trennende Einrichtung befindet, mittels welcher insbesondere das zu behandelnde Gut möglichst immer vor direkter Hitzeeinstrahlung geschützt ist.
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Reicht das Hitzeschild zumindest soweit nach oben, dass die zweitoberste Tablettetage durch die oberste Tablettetage hindurch, insbesondere die oberste Tablettetage, die beiden übereinander angeordneten Heizelemente zumindest bei ruhendem Tablett nicht sieht, kann eine direkte Hitzeeinwirkung durch Hitzestrahlung von den Heizelementen auf das zu behandelnde Gut weitgehend vermieden werden.
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Gegebenenfalls ist es möglich, dass zumindest die oberste Tablettetage des Tabletts teilweise die oberen Heizelemente sieht, was jedoch bis zu einem gewissen Grad akzeptabel ist, wenn hierbei eine Gesamtfläche insbesondere der obersten Tablettetage von weniger als 60% oder weniger als 80%, vorzugsweise von weniger als 90%, betroffen ist.
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Zweckmäßig ist es ferner, wenn die Beladehöhe zumindest 90 mm, vorzugsweise zumindest 95 mm, insbesondere zumindest 97 mm, beträgt, da hierdurch ausreichend viele Tablettetagen und damit auch Fächerebenen innerhalb des Behandlungsraums verwirklicht werden können.
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Eine besonders effektive und auch homogene Temperatureinwirkung auf das zu behandelnde Gut kann besonders genau eingestellt und spezielle auch in dem Behandlungsraum optimal gehalten werden, wenn in dem Querschnitt beidseits der Förderebene ein Hitzeschild und zwei übereinander angeordnete Heizelemente vorgesehen sind, die separat ansteuerbar sind. Insbesondere mit separat ansteuerbaren Heizelementen kann ein sehr homogenes Temperaturniveau über die Höhe des Ofenraums und im Speziellen des Behandlungsraums erzielt werden.
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Ferner kann es zweckmäßig sein, wenn die Bewegung des Balkens in Abhängigkeit von einer Temperaturhomogenität, insbesondere einer bereits erreichten oder einer noch zu erreichenden Temperaturhomogenität, innerhalb des Behandlungsraums steuerbar ist. Insbesondere können hierdurch beispielsweise die Schrittgeschwindigkeit, die Schrittlänge oder dergleichen gesteuert werden, und hierdurch insbesondere auch die Verweildauer des zu behandelnden Guts innerhalb des Behandlungsraums. Kumulativ oder alternativ kann auch die Verweildauer des Guts auf unterschiedlichen Höhenniveaus innerhalb des Behandlungsraums in Abhängigkeit von einer Temperaturhomogenität innerhalb des Behandlungsraums gesteuert werden, insbesondere wenn ein Antrieb des Balkens in Abhängigkeit von einer Temperaturhomogenität steuerbar ist.
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Besonders zweckmäßig ist es auch, wenn die jeweils übereinander angeordneten Heizelemente über wenigstens einen Temperatursensor in ihrer Temperatur geregelt sind. Hierdurch gelingen ein besonders sensibles Ansprechverhalten der Heizelemente und somit auch eine schnellere und präzisere Einstellung einer Temperaturhomogenität innerhalb des Behandlungsraums.
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Es versteht sich, dass eine hierfür geeigneter Temperatursensor unterschiedlichst konstruiert sein kann, etwa durch einen mechanisch arbeitenden Temperatursensor, einen pyroelektrischen Temperatursensor, Thermoelemente oder ähnlichem.
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Es sieht eine besonders vorteilhafte Ausführungsvariante vor, dass eines der beiden jeweils übereinander angeordneten Heizelemente als Sklave dem anderen der beiden jeweils übereinander angeordneten Heizelemente als Master in seiner Regelung folgt. Durch derart hinsichtlich ihres Ansprechverhaltens verknüpfte Heizelemente sind diese Heizelemente zwar voneinander abhängig, aber hinsichtlich ihrer Heizleistung immer noch individuell präzise ansteuerbar.
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Durch diese „Master-and-Slave“-Anordnung sind die Heizelemente besonders rasch auf sich verändernde Temperaturverhältnisse innerhalb des Behandlungsraums einstellbar. Insbesondere kann hierbei auf unterschiedliche vertikale Temperaturhöhenniveaus reagiert werden.
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Eine Temperaturhomogenität innerhalb des Behandlungsraums kann besonders präzise erreicht werden, wenn „Master“ gesteuerte Heizelemente und/oder „Slave“ gesteuerte Heizelemente in Abhängigkeit von einer Temperaturhomogenität, insbesondere einer bereits erreichten oder einer noch zu erreichenden Temperaturhomogenität, innerhalb des Behandlungsraums steuerbar ist.
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Der vorliegende Hubbalkendurchlaufofen kann noch präziser betrieben werden, wenn der vorliegende Balken des Hubbalkendurchlaufofens in Abhängigkeit von einer Steuerung von Heizelementen des Hubbalkendurchlaufofens steuerbar ist, insbesondere von einem „Master“ gesteuerten Heizelement und/oder von einem „Slave“ gesteuerten Heizelement.
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In diesem Zusammenhang kann es auch ggf. vorteilhaft sein, wenn Heizelemente in Abhängigkeit von einer Steuerung des Balkens steuerbar sind, um insbesondere eine gewünschte Temperaturhomogenität innerhalb des Behandlungsraums zu erzielen.
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Ein besonders gleichmäße Behandlungsqualität hinsichtlich des zu behandelnden Guts vertikal entlang der Förderebene kann erzielt werden, wenn die beiden Heizelemente zumindest in dem Querschnitt mit einer Temperaturhomogenität ± 5 K, insbesondere ± 4 K, oder weniger, vorzugsweise in dem Behandlungsraum und/oder im Bereich der Tablettetagen, geregelt bzw. regelbar sind.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Heizzone entlang der Fördergeraden ein veränderliches Temperaturprofil aufweist. Hierdurch kann das zu behandelnde Gut bei seinem Weg durch den Hubbalkendurchlaufofen unterschiedliche Temperaturzonen durchlaufen, wodurch die zur Verfügung stehende Auswahl an Behandlungsmöglichkeiten nochmals gesteigert werden kann.
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Die Produktqualität des zu behandelnden Guts kann weiter erhöht werden, wenn wenigstens ein Teil des zu behandelnden Guts über einen Keramikträger auf wenigstens einer der Tablettetagen gelagert ist. Durch einen derartigen Keramikträger wird die Gefahr verringert, dass an den Kontaktstellen zwischen Gut und Tablett ein unerwünschter bzw. kritischer Wärmeübertrag stattfindet. Hierdurch wiederum kann die Gefahr verringert werden, dass sich an dem Gut zumindest teilweise ein sogenannter Kühlschatten ausbildet, welcher die Produktqualität extrem reduziert.
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Hinsichtlich einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Erstreckung des Tabletts parallel zur Fördergeraden zumindest das 3-Fache, vorzugsweise zumindest das 3,5-Fache, der Schrittlänge beträgt. Hierdurch kann erzielt werden, dass das Gut während der Reise durch den Behandlungsraum des Hubbalkendurchlaufofens ausreichend viele Ruhephasen durchlaufen kann, wodurch die Behandlungsqualität des Guts signifikant erhöht werden kann. Ggf. kann jedoch auch eine größere Schrittlänge vorgesehen sein, so dass die Erstreckung der Tabletts ggf. auch der Schrittlänge entsprechen oder sogar kleiner als die Schrittlänge vorgesehen sein kann. Je nach konkreter Verfahrensführung kann der Schritt auch sehr langsam vorgenommen werden, so dass die Behandlung des den Hubbalkendurchlaufofens durchlaufenden Guts zu wesentlichen Teilen in der Bewegung erfolgt.
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Ein Verfahren zum Betrieb eines Hubbalkendurchlaufofens mit einem Ofenraum, mit einem feststehenden, eine Bettebene definierenden Ofenbett, mit einem parallel zu einer Förderebene eine Förderbewegung durchführenden Balken und mit einer in dem Ofenraum definierten Heizzone gelöst, wobei die Bettebene horizontal und die Förderebene vertikal ausgerichtet sind und sich in der Mitte des Ofenbetts in einer Fördergeraden schneiden und wobei zu behandelndes Gut über ein Tablett entlang der Fördergeraden mit einer Schrittlänge schrittweise durch einen von dem Offenbett bis zu einer Beladehöhe reichenden Behandlungsraum förderbar ist, ist möglichst wirtschaftlich durchzuführen, wenn sich das Verfahren dadurch auszeichnet, dass zumindest in einem senkrecht zur Bettebene und zur Förderebene liegenden Querschnitt des Hubbalkendurchlaufofens die Temperatur mit einer Temperaturhomogenität ± 5 K oder besser geregelt wird.
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Durch eine derart präzise Regelung kann eine besonders gleichmäßige Behandlungsqualität an vorzugsweise allen sich an dem Tablett befindlichen zu behandelnden Gütern erzielt werden, auch unabhängig davon, auf welcher Tablettetage sich das jeweilige zu behandelnde Gut ggf. befindet.
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Das Verfahren kann noch präziser betrieben werden, wenn die Temperatur mit einer Temperaturhomogenität ± 4 K oder weniger geregelt wird und/oder dass die Temperatur zumindest im Bereich des Tabletts und/oder im Bereich von auf dem Tablett angeordneten Tablettetagen mit einer Temperaturhomogenität ± 5 K, insbesondere ± 4 K, oder weniger geregelt wird. Hierdurch kann die Produktqualität noch sicherer gewährleistet werden.
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Werden die beiden Heizelemente zumindest in dem Querschnitt mit einer Temperaturhomogenität ± 5 K, insbesondere ± 4 K, oder weniger, vorzugsweise in dem Behandlungsraum und/oder im Bereich der Tablettetagen, geregelt, kann über die Gesamthöhe des Behandlungsraums besonders betriebssicher eine vergleichmäßigte Temperatur eingestellt werden. Durch ein derart gleichmäßiges Temperaturniveau an bevorzugt allen Tablettetagen, kommt idealerweise jedem Gut an jeder horizontalen als auch vertikalen Stelle des Tabletts die gleiche Behandlungstemperatur zugute, sofern beabsichtigt.
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An dieser Stelle sei noch ergänzt, dass das beschriebene Verfahren auch noch durch weitere hier erläuterte technische Merkmale ergänzt werden kann, um das Verfahren hierdurch vorteilhaft weiterzuentwickeln.
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Es versteht sich, dass die Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen beschriebenen Lösungen gegebenenfalls auch kombiniert werden können, um die Vorteile entsprechend kumuliert umsetzen zu können.
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Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen erläutert, die insbesondere auch in anliegender Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:
- 1 einen Querschnitt durch die Heizzone eines Hubbalkendurchlaufofens; und
- 2 einen Querschnitt durch die Heizzone eines weiteren Hubbalkendurchlaufofens;
- 3a einen schematischen Längsschnitt durch einen Hubbalkenofen mit einem Querschnitt nach 1 und 2 entlang der Förderebene;
- 3b einen schematischen Längsschnitt durch einen zu 3a alternativen Hubbalkenofen mit einem Querschnitt nach 1 und 2 der Förderebene;
- 3c eine schematische Darstellung des Temperaturverlaufs in den Hubbalkenöfen nach 3a und 3b; und
- 4 eine Prinzipdarstellung einer Temperaturregelung für die Heizelemente der Anordnungen nach 1 bis 3.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Hubbalkendurchlaufofens 10 mit einem Ofenraum 11, in welchem ein zu behandelndes Gut 12 thermisch behandelt werden kann.
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Dieses thermisch zu behandelnde Gut 12 kann unterschiedlichster Art sein. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um pulvermetallurgische Erzeugnisse, welche für einen Sinterprozess den Ofenraum 11 durchlaufen.
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Der Ofenraum 11 des Hubbalkendurchlaufofens 10 besitzt eine untere Ofenwand 14, hiervon ausgehend vertikal hochlaufende seitliche Ofenwände 15 und eine den Ofenraum 11 oben abschließende obere Ofenwand 13.
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Der Ofenraum 11 ist durch einen Eingang 16 sowie durch einen Ausgang 17 (vgl. auch 3a bzw. 3b) von vorne und hinten zugänglich, wobei das zu behandelnde Gut 12 dem Ofenraum 11 über den Eingang 16 eingangsseitig in Förderrichtung 18 zugeführt und über den Ausgang 17 ausgangsseitig wieder aus in dem Ofenraum 11 abgeführt wird.
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Der Ofenraum 11 weist des Weiteren eine horizontal verlaufende Bettebene 21 auf, zu welcher sich senkrecht eine vertikal verlaufende Förderebene 22 erstreckt, wobei der Schnittpunkt (hier nicht eingezeichnet) der Bettebene 21 und der Förderebene 22 im Sinne der Erfindung eine Fördergerade (ebenfalls nicht eingezeichnet) definiert, welche sich in Förderrichtung 18 erstreckt. In Förderrichtung 18 erfolgt hierbei die eigentliche Förderbewegung des zu behandelnden Guts 12 durch den Hubbalkendurchlaufofen 10 hindurch.
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Ferner zeichnet sich der Hubbalkendurchlaufofen 10 durch eine Beladehöhe 23 aus, welche sich oberhalb der Bettebene 21 befindet, wobei die Beladehöhe 23 sich von dieser Bettebene 21 aus berechnet. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt die Beladehöhe 23 ca. 160 mm.
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Darüber hinaus weist der Hubbalkendurchlaufofen 10 ein Heizelementgebiet 26 und ein Ofenbettgebiet 27 auf, wodurch der Ofenraum 11 eine vorteilhafte räumliche Funktionsunterteilung in seinem senkrecht zur Förderrichtung 18 ausgerichtetem Querschnitt (siehe 1 und 2) erfährt. In dem Ofenbettgebiet 27 ist von der Bettebene 21 bis zu der Beladehöhe 23 ein Behandlungsraum 28 zu definieren, in welchem das den Hubbalkendurchlaufofen 10 durchlaufende Gut 12 behandelt wird. Je nach konkreter Verfahrensführung kann die Beladehöhe 23, welche an sich zunächst eine ofenspezifische Kenngröße darstellt auch den Hub des Hubbalkendurchlaufofens 10 berücksichtigen, insbesondere wenn die Zeit für einen Schritt maßgeblich als Behandlungszeit zu werten ist. In dem Ofenraum 11 kann darüber hinaus eine Heizzone 29 definiert werden.
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Auf Höhe der Bettebene 21 ist ein Ofenbett 30 des Hubbalkendurchlaufofens 10 ausgebildet. Unterhalb der Bettebene 21 befindet sich der Bettstein 31, welcher einen Durchlass 32 für eine vorteilhafte Luftzirkulation innerhalb des Ofenraums 11 aufweist.
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Der Bettstein 31 bildet den unteren Abschluss des Behandlungsraums 28, wobei der Bettstein 31 zumindest in diesem Ausführungsbeispiel aus einer hitzeresistenten Keramik besteht oder diese zumindest aufweist.
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Seitlich ist der Behandlungsraum 28 durch einen beidseits ausgebildeten Hitzeschild 37 von der eigentlichen Heizzone 29 und insbesondere von den seitlich weiter außen liegenden Heizelementgebieten 26 abgeschirmt und damit auch getrennt.
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Das Hitzeschild 37 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Hitzeschildsockel 38 sowie hierauf aufgetürmten Hitzeschildteilen 39, welche jeweils als Einzelbauteil auf dem oberen Ende (hier nicht explizit beziffert) des Hitzeschildsockels 38 aufgelegt sind. In diesem Ausführungsbeispiel sind insgesamt fünf Hitzeschildteile 39 vorgesehen bzw. übereinandergestapelt angeordnet.
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Im Bereich entlang der Förderebene 22 und unterhalb der Bettebene 21 erstreckt sich der eigentliche Balken 40 (Hubbalken), welcher den Balkenstein 41 trägt, der für eine vorteilhafte Luftzirkulation innerhalb des Ofens 11 ebenfalls besitzt einen Durchlass 42 (vgl. hierzu auch 3a und 3b) aufweist.
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Insofern liegen der Durchlass 42 des Balkensteins 41 und der jeweiligen Durchlässe 32 der Bettsteine 31 nebeneinander, vorteilhafterweise derart, dass die lichten Öffnungen der Durchlässe 32 und 42 deckungsgleich sind, um die gewünschte Luftzirkulation unterhalb des Behandlungsraums bzw. der Bettebene 21 möglichst wenig zu stören.
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Der Balkenstein 41 ist seitlich von den Bettsteinen 31 umgeben. Hierbei besteht der Balkenstein 41 auch aus einer hitzeresistenten Keramik, oder umfasst eine solche zumindest.
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Der Balken 40 an sich befindet sich zumindest in der Ruhephase in der unteren Ofenwand 14 integriert; also in einem Bereich des Hubbalkendurchlaufofens 10, welcher weniger stark von Hitze beaufschlagt ist, wodurch die Mechanik des Balkens 40 kritisch hohen Temperaturen kaum ausgesetzt ist.
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Der Hubbalkendurchlaufofen 10 zeichnet sich ferner durch ein Tablett 50 oder mehrere solcher Tablette 50 aus, mittels welchen das zu behandelnde Gut 12 dem Hubbalkendurchlaufofen 10 zur Verfügung gestellt wird und dann letztendlich auch durch den Ofenraum 11 hindurch gefördert wird.
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Ein vorliegend geeignetes Tablett 50 besitzt hierzu insgesamt sieben Tablettetagen 51 bis 57, wobei jede dieser Tablettetagen 51 bis 57 bevorzugt mit einem Keramikträger 58 (hier nur exemplarisch beziffert) ausgerüstet ist, um insbesondere die Wirkungen eines unvorteilhaften Wärmeübergangs zwischen Gut und Tablett zu reduzieren.
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Der Hubbalkendurchlaufofen 10 weist zum Eintragen von erforderlicher Hitze bzw. Wärme in den Ofenraum 11 mehrere Heizelemente 60 auf, welche hier an den seitlichen Ofenwänden 15 angeordnet und bevorzugt elektrisch betrieben sind. Die Heizelemente 60 definieren vorliegend die Heizzone 29, welche von der dem Eingang 16 zugewandten Kante (nicht beziffert) des in Förderrichtung 18 gesehen ersten Heizelement 60 bis zu der dem Ausgang 17 zugewandten Kante des in Förderrichtung 18 gesehen letzten Heizelement 60 reicht.
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So sind in diesem Ausführungsbeispiel an jeder seitlichen Ofenwand 15 jeweils ein unteres Heizelement 60 sowie ein oberes Heizelement 60 vorgesehen. In abweichenden Ausführungsbeispielen können in Förderrichtung 18 mehrere einzelne Heizelemente 60 angeordnet sein.
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Ferner sind an den seitlichen Ofenwänden 15 noch Temperatursensoren 61 angeordnet, welche hier nur exemplarisch im Querschnitt gezeigt sind. Derartige Temperatursensoren 61 können vielfältig in Förderrichtung 18 einreihig oder bevorzugt mehrreihig hintereinander angeordnet sein, um Temperaturen und/oder Temperaturdifferenzen entlang der Fördergeraden innerhalb des Ofenraums 11 genauestens detektieren zu können. Es versteht sich, dass in abweichenden Ausführungsformen die Temperatursensoren 61 auch an anderer Stelle, beispielsweise an dem Hitzeschild 37 oder auch an separaten Trägern, angeordnet sein können.
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Gemäß dem in der 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel umfasst der Hubbalkendurchlaufofen 10 also insbesondere den Ofenraum 11, das feststehende, die Bettebene 21 definierenden Ofenbett 30, den parallel zu der Förderebene 22 eine Förderbewegung durchführenden Balken 40 sowie die in dem Ofenraum 11 definierte Heizzone 29.
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Wie bereits beschrieben, verläuft die Bettebene 21 horizontal und die Förderebene 22 vertikal und beide schneiden sich bevorzugt in der Mitte des Ofenbetts 30 in der hier nicht dargestellten Fördergeraden, die sich in Förderrichtung 18 durch den Ofenraum 11 erstreckt.
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Hierbei wird das zu behandelnde Gut 12 über das Tablett 50 entlang dieser Fördergeraden, und zwar in Förderrichtung 18, mit einer Schrittlänge (hier nicht eingezeichnet) schrittweise durch den Behandlungsraum 28 gefördert, wobei sich das Tablett 50 von dem Ofenbett 30 gesehen bis zu der Beladehöhe 32 erstrecken kann.
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Um mit dem Hubbalkendurchlaufofen 10 einerseits einen hohen Durchsatz bereitstellen zu können, besitzt das Tablett 50 wenigstens fünf Tablettetagen, wobei in diesem Ausführungsbeispiel die vorstehend bereits angesprochenen sieben Tablettetagen 51 bis 57 vorgesehen sind.
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Andererseits verbessert die hohe Tablettetagenanzahl eine Vergleichmäßigung der Temperaturverhältnisse innerhalb des Behandlungsraums 28 signifikant, da mittels der Anzahl an Tablettetagen von mindestens fünf Tablettetagen eine sehr präzise Temperaturhomogenität von ± 5 Kelvin oder weniger innerhalb des Behandlungsraums 28 erzielt wird.
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Kumulativ, aber auch alternativ, kann eine signifikant vorteilhafte Temperaturhomogenität auch durch zwei übereinander angeordnete Heizelemente 60 erzielt werden, speziell wenn diese separat ansteuerbar ausgelegt sind, so dass die Heizleistungen der Heizelemente 60 vereinzelt werden können. Mit anderen Worten gesagt, können die derart angeordneten und gesteuerten Heizelemente 60 individuell und damit auch äußerst präzise eingestellt werden, wodurch Temperaturverhältnisse innerhalb des Ofenraums 11 bzw. insbesondere des Behandlungsraums 28 im Sinne der Erfindung präzise manipuliert werden können. Sind entlang der Förderrichtung 18 mehrere Heizelemente 60 angeordnet, können diese ggf. ebenfalls einzeln angesteuert oder geregelt werden, um so definierte Temperaturgradienten oder entsprechend definierte Temperaturen optimal umsetzen zu können.
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Kumulativ oder alternativ kann eine signifikant verbesserte Temperaturhomogenität auch dadurch erreicht bzw. verbessert werden, dass der Behandlungsraum 28 durch das Hitzeschild 37 von dem Heizelementgebiet 26 getrennt ist, in welchem sich letztendlich die Heizelemente 60 befinden. Hierdurch ist der Behandlungsraum 28 durch eine direkte von den Heizelementen 60 ausgehende, oftmals ungleichmäßige Hitzeeinstrahlung gut geschützt.
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Insofern ist der Ofenraum 11 in ein zentrisches Ofenbettgebiet 27 mit seinem zentrischen Behandlungsraum 28, in welchem das zu behandelnde Gut 12 zum Großteil mit einer Behandlungstemperatur 82 (vgl. 3c) durch den Hubbalkendurchlaufofen 10 hindurch gefördert wird, sowie in hiervon beidseits angeordnete Heizelementgebiete 26 unterteilt, wobei letztere sich durch die Heizzone 29 des Hubbalkendurchlaufofens 10 ausgezeichnet, in welcher sich die Heizelemente 60 befinden.
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Der Behandlungsraum 28 ist insofern gegenüber den Heizelementgebieten 26 insbesondere durch das Hitzeschild 37 getrennt, so dass der Behandlungsraum 28 auch gegenüber der von den in dem Heizelementgebiet 26 angeordneten Heizelementen 60 ausgehenden Strahlungsenergie weitgehend gut geschützt ist.
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Mit anderen Worten bedeutet dies, dass auch das Tablett 50 bzw. das zu behandelnde Gut 12 durch das Hitzeschild 37 vor dieser direkten Strahlungsenergie geschützt ist, und dass eine Temperierung des Behandlungsraums 28 zu einem großen Anteil durch den Wärmestrahlungsaustausch zwischen den den Behandlungsraum 28 umgebenden Strukturen, den Tabletts 50 und/oder den Keramikträgern 58 einerseits und dem Gut 12 andererseits erfolgt. Der Wärmetransport durch Konvektion scheint dabei bei der Vergleichmäßigung der Strahlungstemperatur der den Behandlungsraum 28 umgebenden Strukturen eine wichtige Rolle zu spielen. Dadurch wird eine besonders schonende thermische Behandlung des zu behandelnden Guts 12 möglich. Hierbei haben die übereinander angeordneten, separat ansteuerbaren Heizelemente 60 eine wesentliche Rolle, erstens zur gezielten Einstellung der vertikalen Temperaturverteilung und zweitens zur Beeinflussung der Ausbildung der natürlichen Konvektion. Gerade die Hübe des Hubbalkendurchlaufofens 10 bedingen andererseits eine Bewegung der Tabletts 60 und des Guts 12, was dementsprechend konvektionelle Einflüsse wiederum stärkt.
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Ein weiterer vorteilhafter Schutz des Behandlungsraums 28 erfolgt zudem durch die vorhandenen Tablettetagen 51 bis 57, insbesondere durch die oberste Tablettetage 57, so dass sich in dem Behandlungsraum 28 eine sehr gute Temperaturhomogenität auf dem Niveau der einzuhaltenden Behandlungstemperatur 82 einstellt.
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Die übereinander angeordneten Heizelemente 60 befinden sich ferner auch seitlich des Ofenbettgebiets 27, welches sich oberhalb des Ofenbetts 30 befindet und bis zu der oberen Ofenwand 13 reicht.
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Genauer gesagt befinden sich die übereinander angeordneten Heizelemente 60 auf der dem Ofenbett 30 bzw. dem Behandlungsraum 28 jeweils abgewandten Seite des Hitzeschilds 37, nämlich in dem Heizelementgebiet 26, wobei dieses Heizelementgebiet 26 von der unteren Ofenwand 14 bis zu der oberen Ofenwand 13 reicht.
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Ferner sind das Hitzeschild 37 und insbesondere die Beladehöhe 23 derart mit dem Tablett 50 abgestimmt, dass das Hitzeschild 37 zumindest soweit nach oben reicht, dass vorzugsweise die zweitoberste Tablettetage 56 durch die oberste Tablettetage 57 hindurch die beiden übereinander angeordneten Heizelemente 60 nicht sieht, zumindest bei auf dem Ofenbett 30 ruhendem Tablett 50. Vorzugsweise sieht die oberste Tablettetage 57 die beiden übereinander angeordneten Heizelemente 60 nicht, wenn das Tablett 50 in dem Hubbalkendurchlaufofen 10 temporär auf dem Ofenbett 30 abgesetzt ruht. Auch hierdurch lässt sich eine ausreichende Temperaturhomogenität gewährleisten.
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Dieser Zusammenhang ist in der 1 dahingehend nochmals verdeutlicht, dass ausgehend von der oberen Heizelementkante 60A des linken Heizelements 60 zwei fiktiv eingezeichnete Strahlengänge 60B und 60C gezeigt sind, welche beispielhaft punktiert eingezeichnet sind.
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Hierbei kann der obere fiktiv eingezeichnete Hitzestrahl 60B, welcher das linke obere Ende des Hitzeschilds 37 so eben noch passieren kann, maximal bis zu dem Niveau der Beladehöhe 23 in den Behandlungsraum 28 einstrahlen. Zum Vergleich hierzu kann der darunterliegende, weitere fiktiv eingezeichnete Hitzestrahl 60C das Hitzeschild 37 nicht durchdringen und somit auch nicht eine Tablettetage 51 bis 57, insbesondere die oberste Tablettetage 57, bzw. darauf befindliches zu behandelndes Gut 12 nicht erreichen, zumindest dann nicht, wenn sich das Tablett 50 während der Ruhephase auf dem Ofenbett 30 abgesetzt befindet.
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In der 2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel eines Hubbalkendurchlaufofens 10 dargestellt, welcher im Wesentlichen baugleich mit dem zuvor beschriebenen Hubbalkendurchlaufofen 10 aus der 1 ist, sich jedoch hinsichtlich seines Hitzeschildes 37 dahingehend unterscheidet, dass dieses Hitzeschild 37 weniger Hitzeschildteile 39 aufweist, sprich kürzer ausgestaltet ist.
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Dadurch, dass das Hitzeschild 37 nun weniger hoch in dem Ofenraum 11 hochragt, ist es bei diesem anderen Ausführungsbeispiel sehr wohl möglich, dass die oberste Tablettetage 57 zumindest die oberen Heizelemente 60 „sieht“, selbst wenn das Tablett 50 während der Ruhephase auf dem Ofenbett 30 ruht. Diese direkte Strahleneinwirkung kann vorliegend aber noch unter Umständen vernachlässigt werden, da es sich hierbei lediglich um einen kleinen, im Wesentlichen vernachlässigbaren Bereich des oberen Heizelements 60 handelt. Dieses gilt insbesondere dann, wenn im Ergebnis noch eine ausreichend hohe Gleichförmigkeit des Temperaturniveaus erreicht werden kann.
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Mit anderen Worten bedeutet dies, dass hierdurch die beiden fiktiv eingezeichneten Hitzestrahlen 60B und 60C bis an die oberste Tablettetage 57 gelangen können, und zumindest der fiktiv eingezeichnete unter Hitzestrahl 60C selbst bis an die zweitoberste Tablettetage 56, sollte die oberste Tablettetage 56 fehlen.
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Hinsichtlich des übrigen Aufbaus, der erzielbaren Effekte und Vorteile des in der 2 gezeigten weiteren Hubbalkendurchlaufofens 10 wird auf die vorstehende Beschreibung des ersten Hubbalkendurchlaufofens 10 aus der 1 verwiesen, um Wiederholungen zu vermeiden.
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Die Darstellung nach der 3a zeigt einen schematischen Längsschnitt durch einen Hubbalkendurchlaufofen 10, wie er in den 1 bzw. 2 dargestellt, wodurch allgemein die Konstruktion des Hubbalkendurchlaufofens 10 nochmals deutlicher erläutert wird. Einerseits ist gut die Vielzahl an in Reihe geschalteten Tabletts 50 zu sehen, welche den Ofenraum 11 des Hubbalkendurchlaufofens 10 durchlaufen. Andererseits sind die Heizelemente 60 dargestellt, welche sich nahezu entlang des kompletten Ofenraums 11 erstrecken. Insbesondere ist die Geometrie der Durchlässe 32 und 42 zu erkennen, welche den Behandlungsraum 28 idealerweise vollständig unterbauen. Ferner ist noch schematisch eine Antriebseinrichtung 70 für den Balken 40 des Hubbalkendurchlaufofens 10 deutlicher gezeigt, wobei in diesem Ausführungsbeispiel die Antriebseinrichtung 70 einen Exzenterantrieb 71 umfasst, mittels welchem konstruktiv einfach eine Hub-Vorschub-Förderung der Tabletts 50 durch den Ofenraum 11 hindurch ermöglicht ist.
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Die Darstellung nach der 3b zeigt für den jeweiligen in den 1 und 2 gezeigten Hubbalkendurchlaufofen 10 eine alternative Antriebseinrichtung 70 mit einem Vertikaltrieb 72 und einem Horizontaltrieb 73, wobei der Balken 40 mittels entsprechender Lager 74 an einem nicht separat bezifferten Träger der Antriebseinrichtung 70 gelagert ist. Mittels des Vertikalantriebs 72 erfolgt die Hubbewegung des Balkens 40 und mittels des Horizontalantriebs 73 die Horizontalbewegungen des Balkens 40 in und entgegen der Förderrichtung 18.
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In 3c ist ein Diagramm bezüglich des innerhalb des Hubbalkendurchlaufofens 10 vorherrschenden Temperaturverlaufs schematisch dargestellt. Genauer gesagt zeigt der in der 3c dargestellte Temperaturverlauf die Temperatur 80 innerhalb des Behandlungsraums 28 des vorliegenden Hubbalkendurchlaufofens 10, wobei die Temperatur 80 vom Eingang 16 des Ofenraums 11 gemäß dem beispielsweise im Wesentlichen linearen Temperaturanstieg 81 kontinuierlich ansteigt, bis in dem Behandlungsraum 28 letztendlich die gewünschte Behandlungstemperatur 82 erreicht ist, welche in dem Behandlungsraum 28, insbesondere auch an bzw. zwischen den einzelnen Tablettetagen 51 bis 57, entlang der Fördergeraden als konstant angesehen werden kann, insbesondere im Rahmen der im Sinne der Erfindung erzielbaren Temperaturhomogenität von ± 4 , oder weniger. Von dem Ausgang 17 sinkt die Temperatur 80 wieder und es beginnt der Temperaturabfall 83, welcher beispielsweise ebenfalls linear verläuft, so dass eine besonders schonende Verminderung der thermischen Belastung des zu behandelnden Guts 12 am Ausgang 17 des Ofenraums 11 erfolgt. Ggf. kann auch eine gezielte Regelung der Heizelemente 60, insbesondere wenn mehrere Heizelemente 60 entlang der Förderrichtung 18 angeordnet sind, die einzelne ansteuer- bzw. regelbar sind, vorgesehen sein, um den Temperaturgradienten in gewünschter Weise einzustellen.
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In 4 ist noch eine Prinzipiendarstellung einer Temperaturregelung des Hubbalkendurchlaufofens 10 gezeigt. Diese beispielhaft für den Hubbalkendurchlaufofen 10 vorgeschlagene Temperaturregelung wird mit benutzerspezifischen Vorgaben 65 vorkonditioniert, mittels welchen insbesondere ein Masterregler 69 der Temperaturreglung angesteuert wird. Dieser Masterregler 69 steht auch mit innerhalb des Ofenraums 11 angeordneten Temperatursensoren 61 in Wirkverbindung, wobei die Temperatursensoren 61 in diesem Ausführungsbeispiel mit Thermoelementen 62 zum Ermitteln von Temperaturverhältnissen innerhalb des Ofenraums 11, insbesondere innerhalb der Heizzone 29 ausgerüstet sind. Durch die gewonnen Temperaturinformationen regelt der Masterregler 69 über eine Ansteuerung 67 einerseits die oberen Heizelemente 60 und andererseits regelt der Masterregler 69 über eine Ansteuerung 66 einen dem Masterregler 69 folgenden Regler 68 (Sklaveregler), welcher wiederum mit weiteren Temperatursensoren 61 in Wirkkontakt steht, die ebenfalls Thermoelemente 62 umfassen. Die hierbei gewonnenen Temperaturinformationen werden von dem folgenden Regler 68 dazu genutzt, über eine Ansteuerung 67 die unteren Heizelemente 60 zu steuern bzw. zu regeln. Insgesamt ergibt sich hierdurch eine sehr präzise Einstellung der Temperatur innerhalb des Ofenraums 11. Insbesondere verbessert die hier beschriebene Temperaturregelung die erzielbare Genauigkeit der Temperaturhomogenität innerhalb des Behandlungsraums 28, wodurch bevorzugt an bzw. zwischen jeder Tablettetage 51 bis 57 eine Temperaturhomogenität von ± 4 K oder weniger besonders betriebssicher realisiert werden kann.
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An dieser Stelle sei explizit darauf hingewiesen, dass die Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen und/oder Figuren beschriebenen Lösungen gegebenenfalls auch kombiniert werden können, um die erläuterten Merkmale, Effekte und Vorteile entsprechend kumuliert umsetzen bzw. erzielen zu können.
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Es versteht sich, dass es sich bei den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen lediglich um erste Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Hubbalkendurchlaufofen handelt. Insofern beschränkt sich die Ausgestaltung der Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Hubbalkendurchlaufofen
- 11
- Ofenraum
- 12
- Gut
- 13
- obere Ofenwand
- 14
- untere Ofenwand
- 15
- seitliche Ofenwand
- 16
- Eingang
- 17
- Ausgang
- 18
- Förderrichtung
- 21
- Bettebene
- 22
- Förderebene
- 23
- Beladehöhe
- 26
- Heizelementgebiet
- 27
- Ofenbettgebiet
- 28
- Behandlungsraum
- 29
- Heizzone
- 30
- Ofenbett
- 31
- Bettstein
- 32
- Durchlass
- 37
- Hitzeschild
- 38
- Hitzeschildsockel
- 39
- Hitzeschildteil
- 40
- Balken
- 41
- Balkenstein
- 42
- Durchlass
- 50
- Tablett
- 51
- Tablettetage
- 52
- Tablettetage
- 53
- Tablettetage
- 54
- Tablettetage
- 55
- Tablettetage
- 56
- Tablettetage
- 57
- Tablettetage
- 58
- Keramikträger
- 60
- Heizelement
- 60A
- obere Heizelementkante
- 60B
- oberer fiktiver Hitzestrahl
- 60C
- unterer fiktiver Hitzestrahl
- 61
- Temperatursensor (exemplarisch beziffert)
- 62
- Thermoelement
- 65
- Vorgaben
- 66
- Ansteuerung des folgenden Reglers 68
- 67
- Ansteuerung des Heizelements 60
- 68
- folgender Regler
- 69
- Masterregler
- 70
- Antriebseinrichtung
- 71
- Exzentertrieb
- 72
- Vertikaltrieb
- 73
- Horizontaltrieb
- 74
- Lager
- 80
- Temperatur
- 81
- Temperaturanstieg
- 82
- Behandlungstemperatur
- 83
- Temperaturabfall
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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