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Die
Erfindung betrifft einen Werkstückträger zum
Nachtrocknen und Entbindern von Abgaskatalysatoren, der in einen
Heißluftofen
wiederholt einsetzbar ausgebildet ist.
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Weiterhin
betrifft die Erfindung auch einen Heißluftofen zum Nachtrocknen
und Entbindern von Abgaskatalysatoren, in dem im Betrieb ein Heißluftstrom
zum Durchströmen
der Abgaskatalysatoren erzeugbar ist.
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Solche
Werkstückträger und
Heißluftöfen werden
bei der Herstellung von Abgaskatalysatoren für die Automobil-Industrie verwendet.
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Bei
der Herstellung der Abgaskatalysatoren wird ein meist zylinderförmiger keramischer
Wabenkörper
hergestellt, der insbesondere im Fall von Diesel-Katalysatoren für LKW-Motoren nach seiner
Herstellung einer Nachtrocknung und Entbinderung unterzogen werden
muss. Bei der Nachtrocknung und der Entbinderung muss der Katalysator
erwärmt
und gleichzeitig mit Luft durchströmt werden, weil bei der Nachtrocknung
Stoffe und bei der Entbinderung Energie durch exotherme Reaktionen
in dem Katalysator freigesetzt werden, die abgeführt werden müssen.
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Die
Nachtrocknung und die Entbinderung der Abgaskatalysatoren wird in
Heißluftöfen der
oben genannten Art durchgeführt,
in denen ein oder mehrere Abgaskatalysatoren eingesetzt sind. Die
Katalysatoren können
dabei entweder direkt im Heißluftofen
oder auf einem Werkstückträger der
oben genannten Art im Heißluftofen
zur Durchströmung
angeordnet sein.
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Wenn
der Heißluftstrom
bei der Behandlung der Abgaskatalysatoren undefiniert ist, d. h.
der Heißluftstrom
den Abgaskatalysator teilweise umströmt, anstatt ihn zu durchströmen, kann
die Qualität
des fertigen Abgaskatalysators leiden.
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Somit
ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Werkstückträger bzw.
einen Heißluftofen
bereitzustellen, mit dem jeweils eine ausreichende Durchströmung des
Abgaskatalysators im Betrieb gewährleistet
ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß jeweils
durch den Werkstückträger des
Anspruchs 1 und den Heißluftofen
des Anspruchs 9 gelöst.
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Die
Erfindung hat den Vorteil, dass der in dem erfindungsgemäßen Werkstückträger bzw. Heißluftofen
eingesetzte Abgaskatalysator durch die Schwerkraft gegen eine Stützfläche, die
gleichzeitig als Zentrierfläche
ausgebildet ist, gedrückt
und so zum Heißluftdurchlass
abgedichtet wird. So wird der Heißluftstrom im Betrieb des Heißluftofens
in den Abgaskatalysator eingeleitet und die nötige Durchströmung des
Abgaskatalysators ist gewährleistet.
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Ein
weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Werkstückträgers und des erfindungsgemäßen Heißluftofens
ist, dass die zulaufende oder sich erweiternde Stützfläche den
aufgenommenen Abgaskatalysator zentriert. Gleichzeitig können unterschiedlich
große
Auflageflächen
des Abgaskatalysators, beispielsweise bedingt durch Fertigungstoleranzen
bzw. durch Temperaturausdehnung oder -schrumpfung während des
Aufheizens, aufgenommen werden. Beispielsweise rutscht ein verkleinerter
Außendurchmesser
des Abgaskatalysators auf der Stützfläche in der
Schwerkraftrichtung nach und bleibt so abgedichtet.
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Der
erfindungsgemäße Werkstückträger und der
erfindungsgemäße Heißluftofen
können
durch verschiedene, voneinander unabhängige, jeweils für sich vorteilhafte
Ausgestaltungen weiter entwickelt werden. Auf diese Ausgestaltungen
und die mit den Ausgestaltungen jeweils verbundenen Vorteile wird im
Folgenden kurz eingegangen.
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So
kann sowohl beim erfindungsgemäßen Werkstückträger als
auch beim erfindungsgemäßen Heißluftofen
die Stützfläche im Wesentlichen
konisch ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass eine konische
Fläche
einfach zu fertigen ist und dadurch die Fertigungskosten gesenkt
werden können.
Alternativ kann die Stützfläche im Querschnitt
beispielsweise auch bogenförmig
oder als Kreisabschnitt ausgebildet sein. So ist jeweils die Zentrierung
des Abgaskatalysators und der Ausgleich von Größenunterschieden bei der Auflagefläche des
Abgaskatalysators gewährleistet.
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Ferner
kann eine horizontale Projektion der Stützfläche die Auflagefläche des
Abgaskatalysators soweit überlappen,
dass der Abgaskatalysator auch bei maximal möglicher Größenänderung bedingt durch Temperaturunterschiede
oder Fertigungstoleranzen auf der Stützfläche aufliegt.
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Um
die Abdichtung zwischen der Stützfläche und
der Einströmöffnung des
Abgaskatalysators zu verbessern, kann die Stützfläche zum Abgaskatalysator hin
mit einem temperaturstabilen Dichtmittel versehen sein. Das Dichtmittel
kann beispielsweise als eine Gummibeschichtung mit einem temperaturstabilen
Kunststoff ausgebildet sein.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Katalysatoraufnahme
wenigstens ein Haltemittel aufweist, das den aufgenommenen Abgaskatalysator
gegen ein seitliches Umkippen haltend ausgebildet ist. So ist sichergestellt,
dass der Abgaskatalysator im Betrieb des Heißluftofens nicht umkippt, sondern
sicher auf der Stützfläche aufsitzt.
Der erfindungsgemäße Werkstückträger kann
durch diese Ausgestaltung außerdem
besonders sicher mit aufgenommenen Abgaskatalysatoren transportiert
werden, beispielsweise mit einem Gabelstapler.
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Um
die Katalysatoraufnahme für
unterschiedliche Längen
von Abgaskatalysatoren flexibel auszugestalten, kann das Haltemittel
zur Stützfläche mit
veränderbarem
Abstand angeordnet sein. Das Haltemittel kann beispielsweise in
unterschiedlichen Fixpositionen verankert werden oder in einem Einstellbereich,
beispielsweise durch einen Spindeltrieb, eingestellt werden.
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Um
mehrere Abgaskatalysatoren gleichzeitig behandeln zu können, können der
Werkstückträger und
der erfindungsgemäße Heißluftofen
jeweils eine Vielzahl von Katalysatoraufnahmen aufweisen, in denen
die aufnehmbaren Abgaskatalysatoren im Wesentlichen parallel zueinander
aufnehmbar sind. Da die Abgaskatalysatoren durch diese Ausgestaltung parallel
zueinander und nicht etwa in Reihe im Heißluftofen angeordnet sind,
werden sie gleichmäßig und
jeweils mit einem definierten Druck vom Heißluftstrom durchströmt. So können viele
Abgaskatalysatoren gleichzeitig behandelt werden, so dass die Auslastung
des Heißluftofens
hoch ist und die Betriebskosten gesenkt werden können.
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Zum
gleichzeitigen Transportieren mehrerer Werkstückträger kann der erfindungsgemäße Werkstückträger wenigstens
eine Stapelfläche
aufweisen, auf die ein weiterer Werkstückträger aufsetzbar ist. So können mehrere
mit Abgaskatalysatoren bestückte
Werkstückträger übereinander
gestapelt, beispielsweise mit einen Gabelstapler, transportiert
werden. Außerdem
kann eine Vielzahl von bestückten oder
unbestückten
Werkstückträgern, die übereinander
gestapelt sind, Platz sparend gelagert werden.
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Um
eine gleichmäßige Durchströmung mehrerer
aufgenommener Abgaskatalysatoren zu gewährleisten, kann der erfindungsgemäße Werkstückträger in einer
vorteilhaften Ausgestaltung in der Strömungsrichtung vor den Heißluftdurchlässen wenigstens
ein Strömungsleitmittel
aufweisen, das den Heißluftstrom
im Wesentlichen gleichmäßig auf
die Strömungskanäle verteilt.
Das Strömungsleitmittel kann
beispielsweise aus einem nicht rostenden Stahlblech hergestellt
sein.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Heißluftofens,
durch die der Heißluftofen
besonders einfach mit den Abgaskatalysatoren bestückt werden
kann, kann die Katalysatoraufnahme in einem wiederholt entnehmbaren
Werkstückträger nach
einer der oben genannten Ausgestaltungen ausgebildet sein.
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Ferner
kann das Heizelement des erfindungsgemäßen Heißluftofens als ein Rohrheizkörper ausgebildet
sein. Ein Rohrheizkörper
hat den Vorteil, dass er kostengünstig
und robust ausgebildet ist und den Heißluftstrom schnell auf bis
zu etwa 200°C
erhitzen kann.
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Um
eine nachteilige und zu Leckagen führende Bewegung der Abgaskatalysatoren
im Betrieb zu verhindern, kann die Gebläseeinheit des erfindungsgemäßen Heißluftofens
so ausgebildet sein, dass im Betrieb die vom Staudruck des Heißluftstroms
am Abgaskatalysator erzeugte Kraft kleiner ist als die Schwerkraft
des Abgaskatalysators.
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Im
Folgenden wird die Erfindung beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
erläutert. Die
unterschiedlichen Merkmale können
dabei unabhängig
voneinander kombiniert werden, wie dies oben bei den einzelnen vorteilhaften
Ausgestaltungen bereits dargelegt wurde.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Heißluftofens mit einem eingesetzten
erfindungsgemäßen Werkstückträger in einer Frontansicht;
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2 eine
schematische Darstellung des in 1 dargestellten
Heißluftofens
in einer Seitenansicht;
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3 eine
schematische Darstellung des Heißluftofens aus 1 in
Betrieb mit schematisch dargestelltem Heißluftstrom;
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4 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Werkstückträgers, in den Abgaskatalysatoren
eingesetzt sind;
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5 eine
schematische Darstellung des Werkstückträgers aus 4 in
einer frontalen Ansicht;
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6 eine
schematische Darstellung des Werkstückträgers aus 4 in
einer Seitenansicht;
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7 eine
schematische Darstellung des Werkstückträgers aus 4 in
einer Draufsicht;
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8 eine
vergrößerte schematische Schnittdarstellung
eines Details A-A aus 7 mit eingesetztem Abgaskatalysator;
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9 eine
schematische Schnittdarstellung eines Details A-A aus 7 ohne
Abgaskatalysator;
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10 eine
schematische Schnittdarstellung eines Zentrierrings des Werkstückträgers aus 4.
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Zunächst wird
der allgemeine Aufbau des erfindungsgemäßen Heißluftofens 1 mit Bezug
auf die 1 und 2 und der
darin dargestellten beispielhaften Ausführungsform beschrieben.
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Der
Heißluftofen 1 weist
im Innern zwei Ofenkammern 2 auf, in denen bei der Ausführungsform
der 1 und 2 jeweils ein wiederholt entnehmbarer
Werkstückträger 3 eingesetzt
ist. Auf den Werkstückträgern 3 sind
mehrere Abgaskatalysatoren 4 angeordnet. Zur Verdeutlichung
ist der Heißluftofen 1 in
den 1 und 2 transparent dargestellt, so
dass die Werkstückträger 3 mit
den Abgaskatalysatoren 4 im Innern sichtbar sind.
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Alternativ
zum in den 1 und 2 dargestellten
entnehmbaren Werkstückträger 3 kann dieser
selbstverständlich
auch fest in dem Heißluftofen 1 angeordnet
sein.
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Der
Heißluftofen 1 weist
ein Außengehäuse 5 mit
zwei Beladeöffnungen 6 auf,
die zu zwei Ofenkammern 2 führen. Das Außengehäuse 5 ist
im Innern mit einem wärmeisolierenden
Dämmstoff 40 versehen.
Die Beladeöffnungen 6 sind
jeweils durch eine Ofentür 7 verschließbar.
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Die
Ofentüren 7 sind
mit Scharnieren 8 am Außengehäuse 5 schwenkbar angebracht.
Jede Ofentür 7 weist
einen handelsüblichen
Verriegelungsmechanismus 9 auf, mit dem die Ofentür 7 in
einem in den 1 und 2 dargestellten
geschlossenen Zustand verriegelbar ist, so dass die Beladeöffnung 6 im
Wesentlichen luftdicht verschlossen ist.
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Zur
Erzeugung eines in den Ofenkammern 2 strömenden Heißluftstroms,
auf den im Folgenden noch genauer eingegangen wird, weist der Heißluftofen 1 zwei
Gebläseeinheiten 10 und
zwei Heizelemente 11 auf. Die Gebläseeinheiten 10 sind
bei der Ausführungsform
in den 1 und 2 beispielsweise als Radialumluft-Ventilatoren
ausgebildet. An der Oberseite des Heißluftofens 1 sind
die Gebläsemotoren 10' in Öffnungen
im Außengehäuse 5 eingesetzt.
Die Gebläseeinheiten 10 wälzen im
Betrieb die Luft im Innern des Heißluftofens 1 um und
können eine
Umluftmenge von beispielsweise 7000 m3/h
erzeugen. Mittels eines Frischluftstutzens 12 an der Oberseite
des Außengehäuses 5 kann
Frischluft ins Innere des Heißluftofens 1 zugeführt werden.
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Die
Heizelemente 11 sind bei der beispielhaften Ausführungsform
der 1 und 2 als Rohrheizkörper aus
einem nicht rostenden Chromstahl ausgebildet. Die Heizelemente 11 wandeln
elektrische Energie in Wärmeenergie
um und sind im Innern des Heißluftofens 1 so
angeordnet, dass sie die erzeugte Wärmeenergie an einen sie umströmenden Luftstrom
abgeben können,
wie im Folgenden mit Bezug auf 3 noch genauer
erläutert
wird.
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Am
Außengehäuse 5 des
Heißluftofens 1 ist ein
Schaltschrank mit einer Steuereinheit 13 angeordnet, die
sowohl die Gebläseeinheiten 10 und
die Frischluftzufuhr als auch die Heizelemente 11 regelt und
mit elektrischer Energie versorgt.
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Im
Innern des Heißluftofens 1 sind
Zirkulationskanäle 14 mit
Wandungen 15, die z. B. aus nicht rostenden Stahlblechen
hergestellt sind, ausgebildet. Die Zirkulationskanäle 14 bilden
mit den Ofenkammern 2 jeweils einen Kreislauf, in dem der
Heißluftstrom
im Betrieb des Heißluftofens 1 zirkulieren
kann. Dieser Kreislauf des Heißluftstroms
wird nun mit Bezug auf 3 beschrieben.
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3 zeigt
den Heißluftofen 1 der 1 und 2 im
Betrieb, wenn ein Heißluftstrom 16,
der in 3 mit Pfeilen dargestellt ist, erzeugt wird. Da
der Heißluftofen 1 der 1–3 zwei
separate Ofenkammern 2 aufweist, strömen auch zwei separate Heißluftströme 16, 16' innerhalb des
Heißluftofens 1. Der
Kürze halber
wird im Folgenden lediglich der Heißluftstrom 16 beschrieben,
der mit dem Heißluftstrom 16' im Wesentlichen
gleich ist.
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Die
Gebläseeinheit 10 wälzt den
Heißluftstrom 16 innerhalb
des Heißluftofens 1 um,
so dass der Heißluftstrom 16 gegen
den Uhrzeigersinn von der Gebläseeinheit 10 in
Richtung des Heizelementes 11 strömt. Der Heißluftstrom 16' zirkuliert
im Uhrzeigersinn. Das Heizelement 11 ist so im Heißluftofen 1 angeordnet,
dass es im Betrieb vom Heißluftstrom 16 umströmt wird
und den Heißluftstrom 16 dabei
erwärmt.
An geeigneter Stelle ist im Heißluftofen 1 ein Temperatursensor
(nicht dargestellt) angeordnet, der die Temperatur des Heißluftstroms 16 misst
und an die Steuereinheit 13 übermittelt. Anhand dieser Temperatur
des Heißluftstroms 16 regelt
die Steuereinheit 13 das Heizelement 11, so dass
eine vorbestimmte Soll-Temperatur des Heißluftstroms 16 eingestellt
wird. Der einstellbare Temperaturbereich des in den 1–3 dargestellten
Heißluftofens 1 liegt
beispielsweise etwa zwischen 30 und 180°C.
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Der
Heißluftstrom 16 strömt von dem
an der Oberseite des Heißluftofens 1 angeordneten
Heizelement 11 gegen den Uhrzeigersinn durch den Zirkulationskanal 14 unter
die Ofenkammer 2, in welcher der Werkstückträger 3 mit den Abgaskatalysatoren 4 angeordnet
ist. Unterhalb der Ofenkammern 2 können Strömungsleitbleche (nicht dargestellt)
angeordnet sein, die für
eine gleichmäßige Anströmung der Abgaskatalysatoren 4 auf
dem Werkstückträger 3 sorgen.
Der Heißluftstrom 16 strömt vertikal
nach oben in einer Strömungsrichtung S
in die Ofenkammer 2 ein. In der Ofenkammer 2 durchströmt der Heißluftstrom 16 die
auf dem Werkstückträger 3 angeordneten
Abgaskatalysatoren 4 und gelangt anschließend erneut
zur Gebläseeinheit 10,
die den Heißluftstrom 16 in
dem beschriebenen Kreislauf umwälzt.
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Das
Durchströmen
der Abgaskatalysatoren 4 mit dem Heißluftstrom 16 sowie
die Anordnung der Abgaskatalysatoren 4 auf dem Werkstückträger 3 wird
anschließend
genauer beschrieben.
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Die
in dem Heißluftofen 1 angeordneten
Abgaskatalysatoren 4 werden während ihrer Herstellung durch
das Durchströmen
mit dem Heißluftstrom 16 nachgetrocknet
und gleichzeitig entbindert. Zunächst
werden die Abgaskatalysatoren 4 mit Bezug auf 4 näher beschrieben,
die eine Vielzahl von Abgaskatalysatoren 4 auf dem Werkstückträger 3 zeigt.
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Die
in 4 dargestellten Abgaskatalysatoren 4 sind
noch kein einbaufertiges Endprodukt, sondern ein Zwischenprodukt
während
der Herstellung. Aus den dargestellten Abgaskatalysatoren 4,
die als zylinderförmige
Körper
mit einer Wabenstruktur im Innern ausgebildet sind, werden beispielsweise
Diesel-Katalysatoren für
LKW-Motoren hergestellt. Hierzu ist eine Nachtrocknung und Entbinderung
durch ein Durchströmen
der Abgaskatalysatoren 4 mit einem Heißluftstrom 16 nötig. Der
Heißluftstrom 16 wird
bei diesem Vorgang mit einem speziellen Temperaturprofil beaufschlagt.
Zunächst
werden die Abgaskatalysatoren 4 mittels des Heißluftstromes 16 bei
niedrigerer Temperatur nachgetrocknet, dabei frei werdender Wasser-
und Ammoniakdampf wird vom Heißuftstrom 16 abgeführt. Anschließend werden
die Abgaskatalysatoren 4 zur Entbinderung mit einem Heißluftstrom 16 höherer Temperatur
durchblasen. Ab ca. 120°C
setzt der Abgaskatalysator durch exotherme Zersetzungsvorgänge Energie
frei, die aus seinem Innern mittels des Heißluftstroms 16 abgeführt werden,
um eine Zerstörung
des Abgaskatalysators 4 zu verhindern. Beim Entbindern
des Abgaskatalysators 4 werden beispielsweise Wasserdampf, Amoniak,
Schwefel sowie Kohlenmonoxid und Kohlengeoxid sowie Kohlenwasserstoffe
freigesetzt. Entsprechend sind sämtliche
Teile des erfindungsgemäßen Heißluftofens 1 und
des Werkstückträgers 3 resistent
gegen diese Substanzen ausgebildet.
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Die
Abgaskatalysatoren 4 sind, wie in 4 dargestellt,
zum Durchströmen
von dem Heißluftstrom 16 auf
dem Werkstückträger 3 angeordnet.
Der erfindungsgemäße Werkstückträger 3 wird
im Folgenden mit Bezug auf die 4 bis 10 näher beschrieben.
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Der
Werkstückträger 3 umfasst
eine Bodenplatte 19 und eine Halteplatte 20, in
denen eine Vielzahl von Katalysatoraufnahmen 21 zur Aufnahme
der Abgaskatalysatoren 4 ausgebildet sind.
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In
der Bodenplatte 19 weist jede Katalysatoraufnahme 21 eine
kreisförmige
Durchgangsöffnung 22 auf,
in der jeweils ein Zentrierring 23 angeordnet ist. Die
Bodenplatte 19 ist im Wesentlichen eben und beispielsweise
aus einem Edelstahlblech hergestellt.
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Der
in 10 separat dargestellte Zentrierring 23 ist
rotationssymmetrisch ausgebildet und ist an seiner Außenumfangsfläche gestuft
mit einem großen
Außendurchmesser
D1 und einem kleinen Außendurchmesser
D2 ausgebildet. Bei der in 10 beispielhaft
dargestellten Ausführungsform weist
der Zentrierring 23 weiterhin eine Gesamthöhe H1 auf,
wobei die Stufenhöhe
H2 in der Außenumfangsfläche jeweils
gleich und somit im Wesentlichen halb so groß wie H1 ist. Am Innenumfang
weist der Zentrierring 23 eine im Wesentlichen konisch
ausgebildete Stützfläche 24 mit
einem Neigungswinkel α aus.
Der Zentrierring 23 weist am Innenumfang einen kleinsten
Durchmesser D3 auf und bildet einen von der Stützfläche 24 umschlossenen
Heißluftdurchlass 37 aus.
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Der
kleine Außendurchmesser
D2 des Zentrierrings 23 ist im Wesentlichen gleich mit
dem Durchmesser D4 der Durchgangsöffnungen 22 in der Bodenplatte 19.
So ist der Zentrierring 23 passgenau in die Durchgangsöffnung 22 einsetzbar
und schließt im
eingesetzten Zustand, wie in 8 dargestellt,
an der Unterseite bündig
mit der Bodenplatte 19 ab, weil die Stufenhöhe H2 im
Wesentlichen gleich ist mit der Dicke der Bodenplatte 19.
Zur Befestigung kann der Zentrierring 23, der beispielsweise
wie die Bodenplatte 19 aus einem rostfreien Stahl hergestellt
ist, beispielsweise verschweißt
oder eingeklebt sein.
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Bei
dem in den 4 bis 7 beispielhaft dargestellten
Werkstückträger 3 sind
in der Bodenplatte 19 sieben Reihen mit jeweils sieben
Zentrierringen 23 ausgebildet, wobei die Reihen jeweils gleichmäßig versetzt
zueinander angeordnet sind, um den Abstand zwischen den Reihen verkleinern und
die Anzahl der Katalysatoraufnahmen 21 pro Werkstückträger 3 vergrößern zu
können.
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Die
Bodenplatte 19 liegt auf einem im Wesentlichen rechteckigen
Rahmenkörper 25 auf.
Der Rahmenkörper 25 ist
bei der in 4 beispielhaft dargestellten
Ausführungsform
aus mehreren Vierkantprofilrahmen 26 mit dazwischen luftdicht
eingesetzten Blechelementen 27 ausgestaltet. Der Rahmenkörper 25 ist
wie in 8 dargestellt so ausgebildet, dass der vertikal
nach oben in Richtung der Zentrierringe 23 strömende Heißluftstrom 16 nicht
vom Rahmenkörper 25 blockiert
ist. An gegenüberliegenden
Seiten weist der Rahmenkörper 25 jeweils
zwei Transportöffnungen 28 auf.
Die Transportöffnungen 28 sind
so ausgebildet, dass die Gabel eines Gabelstaplers in sie zum Anheben
des Werkstückträgers 3 hineinstoßen kann.
Die Transportöffnungen 28 sind an
einer Seite des Werkstückträgers 3 durch
eine Abdeckhaube 29 im Wesentlichen strömungsundurchlässig abgedeckt.
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An
der entgegen gesetzten, offenen Seite werden die Transportöffnungen 28 durch
Abdichtelemente (nicht dargestellt) an den Ofentüren 7 im Wesentlichen
strömungsundurchlässig beim
Schließen der
Ofentüren 7 abgedeckt.
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In
jeder Ecke weist der Rahmenkörper 25 rechtwinklig
zur Bodenplatte 19 verlaufende Säulenelemente 30 auf.
An der Unterseite schließen
die Säulenelemente 30 bündig mit
dem übrigen
Rahmenkörper 25 ab.
An einem oberen Ende weist jedes Säulenelement 30 eine
zum übrigen
Rahmenkörper 25 und
zur Bodenplatte 19 überstehende,
im Wesentlichen parallel zur Bodenplatte 19 ausgerichtete
Stapelfläche 31 auf.
Die Stapelfläche 31 ist
mit einem Abstand A zur Bodenplatte 19 angeordnet, der
größer als
eine maximale Länge
des Abgaskatalysators 4 ist. Das Säulenelement 30 weist
einen auf der Stapelfläche 31 ausgebildeten
Zentrierzapfen 32 auf. In dem vom Zentrierzapfen 32 gegenüberliegenden Ende
des Säulenelements 30 ist
eine zum Zentrierzapfen 32 komplementär ausgebildete Zentrierbohrung
(nicht dargestellt) ausgebildet.
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Die
parallel zur Bodenplatte 19 angeordnete Halteplatte 20 ist
an jeder Seite mit den Säulenelementen 30 abstützend verbunden.
In der Halteplatte 20 sind eine Vielzahl von Führungsöffnungen 33 ausgebildet,
deren Durchmesser etwas größer als
der Außendurchmesser
der Abgaskatalysatoren 4 ausgebildet ist, so dass die Abgaskatalysatoren 4 vertikal durch
sie hindurchrutschen können
und sich ein Luftspalt zwischen dem Abgaskatalysator 4 und
der Halteplatte 20 bilden kann. Die Führungsöffnungen 33 sind so
in der Halteplatte 20 angeordnet, dass sie in einer horizontalen
Projektionsebene im Wesentlichen konzentrisch zu den Zentrierringen 23 in
der Bodenplatte 19 angeordnet sind.
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Jeweils
eine Führungsöffnung 33 und
der darunter angeordnete Zentrierring 23 bilden eine Katalysatoraufnahme 21 des
Werkstückträgers 3 aus,
in der ein Abgaskatalysator 4 stehend angeordnet werden
kann, wie in 4 dargestellt. Die Katalysatoraufnahmen 21 sind
so angeordnet, dass die aufgenommenen Abgaskatalysatoren parallel
zueinander und mit einer Auflagefläche 34 im Wesentlichen
in der gleichen Ebene angeordnet sind. Die Längsachse L der stehend angeordneten
Abgaskatalysatoren 4 ist im Wesentlichen senkrecht zur
Bodenplatte 19 ausgerichtet.
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8 zeigt
eine Schnittdarstellung eines Abgaskatalysators 4, der
in einer der Katalysatoraufnahmen 21 des Werkstückträgers 3 angeordnet
ist. Der Abgaskatalysator 4 ist auf der konischen Stützfläche 24 des
Zentrierrings 23 zentriert gehalten, weil der größte Konusdurchmesser
D6 größer und
der kleinste Konusdurchmesser D3 kleiner als ein Außendurchmesser
D5 des Abgaskatalysators 4 ist. Da die Bodenplatte 19 des
Werkstückträgers 3 im
Wesentlichen horizontal angeordnet ist, drückt die vertikal wirkende Schwerkraft
G den Abgaskatalysator 4 mit seiner Außenkante 34 gegen
die Stützfläche 24 des
Zentrierrings 23. Dadurch ist die Außenkante 34 im Wesentlichen
dicht mit der Stützfläche 24 verbunden,
so dass der im Betrieb des Heißluftofens 1 in
einer Strömungsrichtung
S strömender
Heißluftstrom 16 durch
den Abgaskatalysator 4 hindurchströmt, ohne zwischen der Stützfläche 24 und
der Außenkante 34 zu
entweichen. Die Konusdurchmesser D6 und D3 des Zentrierrings 23 sind
so ausgelegt, dass der Abgaskatalysator 4 auch bei geringen
Durchmesser-Unterschieden
bedingt durch Fertigungstoleranzen oder Temperaturausdehnung immer
zentriert und abgedichtet ist. Durch einen vergrößerten Neigungswinkel α kann die
Dichtwirkung der Stützfläche 24 gesteigert
werden, weil die Schwerkraft G den Abgaskatalysator 4 tiefer
in den Zentrierring 23 drückt und dabei radial zusammenpresst.
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Bei
dem dargestellten Werkstückträger 3 bildet
die Außenkante 34 die
Auflagefläche 34 des
Abgaskatalysators 4 auf der Stützfläche 24 aus.
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Zur
Verbesserung der Dichtwirkung kann die Stützfläche 24 mit einem Dichtmittel,
beispielsweise einem elastischen Kunststoff, beschichtet sein.
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Durch
die Führungsöffnungen 33 in
der Halteplatte 20 werden die in den Katalysatoraufnahmen 21 angeordneten
Abgaskatalysatoren 4 gegen ein Umkippen in horizontaler
Richtung gesichert. Die in den Katalysatoraufnahmen 21 angeordneten
Abgaskatalysatoren werden hierfür
von den Führungsöffnungen 33 lediglich
in horizontaler Richtung gehalten, gegen die Schwerkraft in der
Schwerkraftrichtung G werden sie ausschließlich von den Stützflächen 24,
die gleichzeitig Zentrierflächen
sind, gestützt.
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In
den erfindungsgemäßen Heißluftofen 1 sind
die Werkstückträger 3 so
eingesetzt, dass die Bodenplatte 19 im Wesentlichen horizontal
ausgerichtet ist, um die oben beschriebene abdichtende Wirkung der
Schwerkraft G auszunutzen. Hiertür
sind im Heißluftofen 1 Haltestreben 36 vorgesehen,
auf denen die Werkstückträger 3 absetzbar
sind.
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Der
erfindungsgemäße Werkstückträger 3 ist in
der Strömungsrichtung
S zwischen den Heißluftdurchlässen 37 im
Wesentlichen strömungsundurchlässig ausgebildet,
so dass der in der Strömungsrichtung
S auf den Werkstückträger 3 treffenden
Heißluftstrom 16 durch
die Strömungskanäle zwangsgeführt ist.
Die Ofenkammern 2 des Heißluftofens 1 weisen jeweils
eine Grundfläche
auf, die im Wesentlichen gleich ist mit der Grundfläche des
Werkstückträgers 3 mit
seinen Seitenlängen 38 und 39.
Dadurch kann der Werkstückträger 3 an
seinen Außenkanten
bündig
und im Wesentlichen luftdicht in die Ofenkammer 2 eingesetzt
werden. Somit strömt
im Betrieb des Heißluftofens 1 der
Heißluftstrom 16 im
Wesentlichen verlustfrei in die Strömungskanäle 37 der Werkstückträger 3 ein,
wodurch eine Durchströmung
der Abgaskatalysatoren 4 gewährleistet ist und eine nachteilige
Umströmung
verhindert wird.