DE2630819A1

DE2630819A1 - Verfahren und drehofen zum zonenbrennen keramischen rohrmaterials

Info

Publication number: DE2630819A1
Application number: DE19762630819
Authority: DE
Inventors: Geoffrey John May; Gilbert Sands
Original assignee: Chloride Silent Power Ltd
Current assignee: Chloride Silent Power Ltd
Priority date: 1975-07-09
Filing date: 1976-07-08
Publication date: 1977-01-27
Also published as: FR2317067A1; JPS5214605A; FR2317067B3; SE7607809L; NL7607448A; IN144740B; ZA763891B

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.W'kickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820 SbT

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

CHLORIDE SILENT POWER LIMITED, 52 Grosvenor Gardens, London, SW1W OAU,

England

Verfahren und Drehofen zum Zonenbrennen keramischen Rohrmaterials

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zonenbrennen keramischen Rohrmaterials, das in seiner Längsrichtung durch einen rotierenden rohrförmigen Ofen geführt wird. Ferner betrifft die Erfindung einen Drehofen zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei der Herstellung langer Rohre aus zu brennendem Keramikmaterial, beispielsweise aus α-Aluminiumoxid, werden üblicherweise die ungebrannten Stücke in geschlossene Brennkapseln gehängt, die in einen Ofen geführt werden, so daß

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die Rohre gleichmäßig über ihre Länge erhitzt werden. Auf diese Weise können Rohre mit guter Geradlinigkeit und Kreisform für .kommerzielle Anwendungen hergestellt werden. Die Erfindung befaßt sich mit der Herstellung von Rohren unter Anwendung eines Zonenbrennens bzw. Zonensinterns. Das Zonenbrennen wurde in den letzten Jahren insbesondere für die Herstellung von Rohren aus ß-Aluminiumoxid zur Verwendung als fester Elektrolyt in elektrochemischen Zellen wie z.B. Natrium-Schwefelzellen entwickelt.

Die GB-Patentschriften 1 297 373 und 1 375 167 sowie die britische Patentanmeldung 11 835/73 beschreiben Zonenbrennverfahren zur Herstellung von Rohren aus ß-Aluminiumoxid-Keramik, bei denen ein zu brennendes Stück entweder aus feinverteiltem kristallinem ß-Aluminiumoxid oder feinverteilten Pulvern gebildet wird, die beim Brennen das Keramikmaterial bilden. Das ungebrannte Stück wird durch einen elektrischen Induktionsofen geführt, der rohrförmig mit offenen Enden ausgebildet ist. Das Stück kann beispielsweise durch isostatische Kompaktierung von Pulver oder durch Extrusion einer Paste oder durch elektrophoretische Ablagerung gebildet werden. Der Ofen hat eine relativ kurze Zone mit der vorgegebenen Brenntemperatur (typisch ca. 16OO-19OO°C), und das Rohr wird durch den Ofen mit einer solchen Geschwindigkeit hindurchgeführt, daß die Temperatur eines jeden Rohrteils schnell auf die Brenntemperatur erhöht wird, wenn dieser Teil durch die _:Brennzone geführt wird, wonach eine schnelle Abkühlung erfolgt. Somit wird jeder Punkt des Rohrs aufgeheizt und abgekühlt. Eine sehr kurze Brenn- und Aufheizzeit kann angewendet werden, wobei eine genaue Temperatursteuerung beibehalten wird. Dies ermöglicht die Herstellung von Rohren mit feinkörnigem Material und hoher Dichte. Wie in der bereits

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genannten britischen Patentanmeldung beschrieben ist, kann der Ofen ein Rohr aus feuerfestem Material, beispielsweise aus di -Aluminiumoxid, enthalten, durch das das zu brennende Rohr geführt wird. Das Ofenrohr kann laufend gedreht werden, um zu gewährleisten, daß Temperaturänderungen der heißen Zone minimal gehalten werden, und besonders um sicherzustellen, daß die gebrannten Rohre aus ß-Keramikmaterial geradlinig und rund sind. Jede Tendenz des Rohres, sich unter seinem Eigengewicht zu verformen, wird durch diese Drehung beseitigt.

In der Praxis ist die Länge eines solchen Ofens begrenzt, da rohrförmige Öfen der erforderlichen Lange in der Herstellung Schwierigkeiten verursachen. Normalerweise kann eine Gesamtofenlänge von 750 mm mit einer Brennzone von ca. 250 mm Länge verwendet werden. Ein solcher Ofen kann zur Herstellung von Rohren aus ß-Aluminiumoxid mit einer Länge in der Größenordnung von 250 mm eingesetzt werden. Wenn die ungebrannten Stükke viel langer sind, stellt sich eine schlechte Geradlinigkeit und Rundform ein, und bei einem Ofen von ca. 750 mm Länge ist es nicht möglich,- Rohre aus ß-Aluminiumoxid von beispielsweise 500 mm Länge mit befriedigender Geradlinigkeit und Rundform zu erhalten. Es ist darauf hinzuweisen, daß Geradlinigkeit und Rundform besonders für Rohre aus ß-Aluminiumoxid wichtig sind, die in Natrium-Schwefelzellen eingesetzt werden. Das keramische ß-Aluminiumoxid bildet einen festen Elektrolyten, der flüssiges Natrium, welches die Anode bildet, von dem kathodischen Reaktionsmittel trennt, welches aus flüssigem Schwefel und Natriumpolysulfiden besteht. Bei einer solchen Zelle ist es erforderlich, das Elektrolytrohr aus ß-Aluminiumoxid gegenüber dem Zellengehäuse oder einer anderen Konstruktion so abzudichten, daß darin die beiden flüssigen Elektrodenstoffe enthalten sind und jede Möglichkeit des

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gegenseitigen Kontakts beseitigt ist. Die Zelle arbeitet mit einer Temperatur über 250 C, typischerweise in der Größenordnung von 35O°C. Eine Abdichtung des keramischen Materials am Metallgehäuse oder einer anderen Konstruktion bei einer innerhalb eines großen Temperaturbereichs arbeitenden Zelle verursacht Probleme, weshalb eine genaue Maßhaltigkeit und Form des Elektrolytrohrs sehr erwünscht

Der Grund dafür, daß bisher keine langen Rohre gebrannt werden konnten, besteht darin, daß die Rohre mit einem Fördersystem in den Ofen geführt wurden. Dies war beispielsweise ein Band, welches eine Längsbewegung des Rohres hervorruft. Wenn das ungebrannte Stück in den rotierenden Ofen eintritt, beginnt es nur dann seine Drehung, wenn es in dem Ofenrohr völlig aufgenommen ist. Ist es jedoch sehr lang, so ist sein vorderes Ende bereits in die Brennzone eingeführt, bevor die Drehung begonnen wird, wodurch eine Verformung des Rohrs eintritt. Dieses Problem kann nicht dadurch vermieden werden, daß das Ofenrohr langer gemacht wird, da feuerfeste Rohre geeigneter Länge im Handel nicht verfügbar sind.

Selbstverständlich sind Zonenbrennverfahren nicht auf die Herstellung von Rohren aus ß-Aluminiumoxid beschränkt. Sie können in gleicher Weise auch auf die Herstellung von Rohren aus anderem brennbarem Keramikmaterial angewendet werden, beispielsweise für Rohre aus cA -Aluminiumoxid, wie sie in den Öfen verwendet werden, die in der obengenannten britischen Patentanmeldung beschrieben sind. Ferner können sie für Rohre oder Stäbe aus Titandioxid oder Magnesia angewendet werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Herstellung von Keramikrohren nach dem Zonenbrennverfahren mit einer Länge

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zu ermöglichen, die viel größer als die bisher mögliche Länge ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß das ungebrannte Rohrmaterial vor der Einführung in den Ofen in eine Längs- und eine Drehbewegung mit der erforderlichen Geschwindigkeit versetzt wird.

Vorzugsweise wird das Rohrmaterial nach Durchlaufen des Ofens auf einer Lagerung angeordnet, die eine der Drehbewegung im Ofen entsprechende Drehbewegung erzeugt.

Durch Drehung des zu brennenden Rohrs vor seinem Eintritt in den Ofen wird gewährleistet, daß das vordere Ende des Rohrs bei Erreichen der Brennzone bereits die erforderliche Drehgeschwindigkeit hat. Ähnlich kann am Austritt des Ofens bei der angegebenen Lagerung des gebrannten Rohrs im Sinne einer Fortsetzung seiner Drehung gewährleistet werden, daß der gesamte Gegenstand seine Drehung mit der erforderlichen Geschwindigkeit auch dann fortsetzt, wenn das vordere Ende den Ofen bereits verlassen hat. Für jede gegebene Ofenlänge wird es somit möglich, Rohre aus keramischem ß-Aluminiumoxid ohne Verformung mit einer viel größeren Länge zu brennen, als es bisher möglich war.

Ein Drehofen zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, mit einem drehbaren rohrförmigen Ofenteil, an dessen Eintritt eine Zuführungsvorrichtung für keramisches Rohrmaterial vorgesehen ist, zeichnet sich in weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens dadurch aus, daß sie Zuführvorrichtung eine gleichzeitige Längs- und Drehbewegung des Rohrmaterials erzeugt und daß die Drehbewegung um die Längsachse

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des Rohrmaterials mit der im Ofen erforderlichen Geschwindigkeit erfolgt.

In einer Ausführungsform umfaßt die Zuführvorrichtung ein rotierendes Antriebsrohr mit demselben Innendurchmesser wie der rohrförmige Ofenteil, das auf diesen axial ausgerichtet ist und mit derselben Geschwindigkeit gedreht wird, sowie eine Antriebsvorrichtung zur Zuführung des Keramikrohrs in seiner Längsrichtung in das Antriebsrolle. Die Antriebsvorrichtung umfaßt vorzugsweise eine Band- und Rollenlagerung, auf der das zu brennende Rohr aufliegt, diese Rollenlagerung ist so getroffen, daß eine Drehung des Rohrs um seine Längsachse möglich ist.

Die Rollenlagerung kann auf dem Band geführt sein, so daß das auf den Rollen aufliegende Rohr durch das Band vorwärts bewegt wird. Gemäß einer anderen Anordnung können die Rollen in festen Lagerungen längs des Bandes drehbar gehalten sein. In diesem Falle kann das Antriebsband mit einem Schiebeelement zur Einwirkung auf das Ende des zu brennenden Rohrs und zur Erzeugung der erforderlichen Längsbewegung versehen sein. Die Rollen können mit ihren Achsen parallel zur Achse des zu brennenden Rohrs angeordnet sein,so daß das Rohr in Längsrichtung längs der Rollen geschoben wird. Auch können die Rollen mit ihren Achsen unter einem Winkel angeordnet sein, der lediglich eine Rollberührung ermöglicht und somit die erforderliche Schraubenbewegung der Rohroberfläche hervorruft. In diesem Fall ist das Antriebsband überflüssig.

In einigen Fällen kann das Antriebsband mit den Rollenlagerungen so vorgesehen sein, daß das zu brennende Rohr direkt in den drehbaren rohrförmigen Ofenteil geführt wird. Der An-

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trieb mit Rollenlagerungen ermöglicht eine leichte Drehung des Rohrs, so daß es durch den rohrförmigen Ofenteil gedreht wird, sobald es teilweise von diesem aufgenommen ist. Somit umfaßt die Erfindung auch einen Drehofen zum Brennen von Keramikrohren mit einem drehbaren rohrförmigen Ofenteil, bei dem am Eintrittsende ein Antriebsband zur Zuführung von zu brennenden Rohren in Längsrichtung in den drehbaren Ofenteil sowie Rollenlagerungen vorgesehen sind, auf denen das zu brennende Rohr aufliegt und die eine Drehung des Rohrs um seine Längsachse ermöglichen. Die Rollenlagerungen können in beschriebener Weise auf dem Antriebsband angeordnet oder auch um feste Achsen drehbar sein. Diese Drehachsen der Rollenlagerungen können winkelig angeordnet sein, so daß lediglich eine Rollberührung an der schraubenförmig bewegten Oberfläche des zu brennenden Rohrs erfolgt.

Ein einstellbar befestigtes Element, beispielsweise ein kurzes Rohr, kann zur Führung eines zu brennenden Rohrs in den Ofen vorgesehen sein. Beim Zonenbrennen ist es günstig, nur einen kleinen Abstand zwischen dem zu brennenden Rohr in ungebrannter Form und dem rohrförmigen Ofenteil zu haben, und ein einstellbares Führungselement kann den korrekten Eintritt des ungebrannten Rohrmaterials in den Ofen gewährleisten. Die Einstellung kann beispielsweise dann erforderlich werden, wenn Abmessungen des zu brennenden Rohrmaterials geändert werden.

Bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsmöglichkeiten ist die erforderliche Drehgeschwindigkeit des zu brennenden Rohrs beim Eintritt in den Ofen derart, daß seine lineare Umfangsgeschwindigkeit praktisch gleich derjenigen der Innenfläche des rohrförmigen Ofenteils ist. Da das zu brennende Rohr durch einen Antrieb an seiner Umfangsfläche in Drehung

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versetzt wird, steht die Drehgeschwindigkeit der Antriebsvorrichtung immer in einem festen Verhältnis zur Drehgeschwindigkeit des rohrförmigen Ofenteils, unabhängig vom Durchmesser des zu brennenden Rohrs. Es ist deshalb leicht möglich, die erforderlichen Geschwindigkeiten zu erzeugen und einzuhalten.

Vorzugsweise hat der Ofen ferner ein rotierendes Austrittsrohr am Austrittsende, dessen Innendurchmesser gleich demjenigen des rohrförmigen Ofenteils ist und das mit derselben Geschwindigkeit angetrieben wird. Es ist in Längsrichtung auf den rohrförmigen Ofenteil ausgerichtet.

In einigen Fällen kann es jedoch auch genügen, am Austritt des Ofens eine Lagerung vorzusehen, die eine Längs- und eine Drehbewegung des gebrannten Rohrs ermöglicht. Dies kann beispielsweise ein Antriebsband mit frei drehbaren Rollen entweder auf dem Band oder an festen Lagerungen sein. Im letzteren Fall können die Rollen mit derart ausgerichteten Achsen versehen sein, die eine Rollberührung zwischen ihnen und der schraubenförmig bewegten Oberfläche des gebrannten Rohrs ermöglichen.

Das Antriebsrohr am Eintritt und das Austrittsrohr müssen nicht aus feuerfestem Material bestehen, da das zu brennende Rohr vor dem Eintritt in den Ofen kalt ist und beim Verlassen des rohrförmigen Ofenteils schnell abkühlt. Vorteilhaft sind daher das Antriebsrohr und das Austrittsrohr aus Glas gefertigt. Dies ermöglicht eine Beobachtung der in den Ofen eingeführten und aus ihm austretenden Gegenstände.

Das Antriebsband umfaßt vorteilhaft zwei Gruppen axial ausgerichteter Rollen mit zueinander parallelen Achsen, wobei

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jeweils eine Gruppe auf einer Seite eines flexiblen Trägers angeordnet ist. Die Rollen sind frei drehbar gelagert und so angeordnet, daß das zu brennende Rohr auf ihnen aufliegen kann, wobei seine Längsachse parallel zu den beiden Rollengruppen und zwischen diesen verläuft. Der flexible Träger kann als Lager für die Rollen dienen oder ein Antriebselement tragen, beispielsweise einen Schieber, der auf das Rohr einwirkt. Der Träger kann zwischen oder unter Rollen liegen, auf denen das zu brennende Rohr aufliegt. Vorteilhaft ist das Antriebsband ein flexibles Band. Es ist zweckmäßig als endloses Band ausgeführt und am Eintritt des Antriebsrohres angeordnet, wobei es von diesem aus auf einem Kreisbogen abwärtsgeführt wird. Die Rollenlager auf dem Band können mit ihren Umfangsflächen in axialer Richtung der Rollen gekrümmt sein, wobei ein Krümmungsradius vorgesehen ist, der gleich dem Radius des vorstehend genannten Kreisbogens ist.

Bei der praktischen Anwendung wird eine Reihe zu brennender Rohre nacheinander durch den Ofen geführt, wobei jedes Rohr nach dem Verlassen des Antriebsbandes von dem nachfolgenden Rohr durch den Ofen geschoben wird. Somit ist kein Längsantrieb im Ofen erforderlich. Ein einzelnes Rohr kann durch den Ofen geführt werden, indem ein geeigneter Schieber vorgesehen wird, der an der Antriebsvorrichtung gehalten ist. Ein solcher Schieber kann auch zum Durchschieben des letzten Rohrs einer Durchsatzmenge zu brennender Rohre verwendet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch einen Induktionsofen zum Zonenbrennen von Keramikrohren,

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Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Teils

eines Antriebsbandes für den in Fig. 1 ge-. zeigten Ofen,

Fig. 3 eine andere Ausführungsform eines Antriebsbandes und der Rollenlager,

Fig. 4 schematisch eine weitere Ausführung eines Antriebsbandes und der Rollenlager und

Fig. 5 eine weitere Konstruktion eines Ofens mit zugeordneter Zuführvorrichtung.

In Fig. 1 ist schematisch ein Induktionsofen zum Zonenbrennen von Rohren aus ß-Aluminiumoxid dargestellt, der einen isolierten Ofenkasten 10 und einen Graphit-Aufnahmeblock 11 umfaßt. Eine Induktionsspule 14, die von einer Hochfrequenzquelle 15 gespeist wird, umgibt den Aufnahmeblock 11, wie dies auch in den eingangs genannten Druckschriften beschrieben ist, weshalb auf diese auch bezüglich der weiteren Einzelheiten eines Induktionsofens hingewiesen wird. Durch den Aufnahmeblock 11 und den Ofenkasten 10 ist ein rohrförmiger Ofenteil 12 hindurchgeführt, der beispielsweise aus rekristallisiertem Aluminiumoxid besteht. Dieser Ofenteil wird mit gleichmäßiger Geschwindigkeit laufend mittels Antriebsrollen 13 gedreht, wie es in der eingangs genannten britischen Patentanmeldung beschrieben ist. Eine Drehgeschwindigkeit von 15 bis 60 U/min, kann vorgesehen sein.

Am Eintritt des Ofens ist ein rotierendes Eintrittsrohr 20 vorgesehen, das über den größeren Teil seiner Länge einen Innendurchmesser hat, der gleich demjenigen des rohrförmigen Ofenteils 12 ist. Dieses Eintrittsrohr 20 ist axial auf den

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rohrförmigen Ofenteil ausgerichtet und wird in derselben Richtung und mit derselben Geschwindigkeit wie dieser mittels Antriebsrollen 21 gedreht. Das dem Ofen abgewandte Ende des Eintrittsrohrs 20 ist nach außen bei 22 erweitert, um zugeführte zu brennende Rohre aufnehmen zu können. Vorteilhaft besteht das Eintrittsrohr aus Glas. Die zu brennenden Stücke aus ß-Aluminiumoxid, die durch isostatisches Pressen feinverteilten Keramikmaterials aus ß-Aluminiumoxid (oder aus einem Material, das bei Erhitzung ß-Aluminiumoxid bildet) hergestellt sind, werden in das gedrehte Eintrittsrohr 20 mittels eines Antriebsbandes 24 eingeführt, das in v/eiteren Einzelheiten in Fig. 2 dargestellt ist. Diese Figur zeigt ein endloses Antriebsband, das sich in seiner Längsrichtung gemäß dem dargestellten Keil X bewegt und zwei Gruppen von Rollen 25 trägt, die frei drehbar an einem flexiblen Träger 26 befestigt sind. Die beiden Rollengruppen sind auf jeweils einer Seite des Bandes angeordnet, und die Rollen einer jeden Seite sind axial aufeinander ausgerichtet. Die Achsen der beiden Rollengruppen liegen parallel zueinander. Die Abmessungen der Rollen sind derart, daß das zu brennende Rohr auf den Rollen und nicht auf dem flexiblen Träger 26 aufliegt. Somit kann sich das zu brennende Rohr frei auf diesem Antriebsband drehen, obwohl es von ihm in Längsrichtung bewegt wird. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist das Antriebsband 24 nahe dem erweiterten Eintritt des Eintrittsrohrs 20 nach unten auf einem gebogenen Weg abgeführt. Das Antriebsband 24 läuft über einen Kreisbogen mit dem Radius A, und die Einzelrollen 25 auf dem Band haben Umfangsflachen 29, die in den axialen Richtungen der Rollen (Fig. 2) konvex gekrümmt sind, wobei die Krümmung den Radius B (Fig. 1) hat_? Dadurch wird sichergestellt, daß bei dem gekrümmten Verlauf des Antriebsbandes am Ende des Trägersystems die Relativbewegung zwischen den Einzelrollen und dem zu brennenden Rohr eine Rollbewegung ist.

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Es ist zu erkennen, daß das Bandträgersystem die zu brennenden Rohre in das rotierende Eintrittsrohr 20 führt. Wenn das vordere Ende des jeweiligen zu brennenden Rohrs in das rotierende Eintrittsrohr eintritt und von diesem getragen wird, so nimmt das Rohr die Drehbewegung auf, was durch die Rollen 25 auf dem Antriebsband möglich wird. Somit wird das zu brennende Rohr mit der genauen Geschwindigkeit gedreht, wenn es bereits in den rohrförmigen Ofenteil 12 eintritt.

Am Austrittsende des Ofens ist ein rotierendes Austrittsrohr

27 vorgesehen, das gleichfalls vorteilhaft aus Glas besteht. Dieses Rohr hat denselben Innendurchmesser wie der rohrförmige Ofenteil und ist auf diesen axial ausgerichtet. Es wird durch Rollen 28 angetrieben, so daß es sich mit derselben Geschwindigkeit und in derselben Richtung wie der rohrförmige Ofenteil 12 dreht. Wenn das gebrannte ß-Aluminiumoxidrohr den rohrförmigen Ofenteil 12 verläßt, wird es so gelagert, daß eine Fortsetzung seiner Drehung möglich ist. Das Austrittsrohr 27 ist ausreichend lang, so daß die Drehung des durch den Ofen geführten Rohrs sich für die gesamte Zeit fortsetzt, während der jeder Teil dieses Rohrs innerhalb der Brennzone verweilt.

Wenn bei dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel das Eintrittsrohr 20 und das Austrittsrohr 27 denselben Durchmesser und dieselbe Dicke wie der rohrförmige Ofenteil 12 haben, so ist es leicht möglich, die genauen Drehgeschwindigkeiten einzustellen, indem die Antriebsrollen 13, 21 und

28 übereinstimmenden Durchmesser haben und von einer gemeinsamen Welle oder von separaten Antriebswellen angetrieben werden, die sich mit übereinstimmender Geschwindigkeit drehen.

Anstelle der Befestigung der Rollenlager auf dem Antriebs-

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band, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, können diese auch auf festen Achsen drehbar befestigt sein, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Es ist ein flexibles Antriebsband 30 mit einem Paar (oder mehreren Paaren) paralleler angetriebener Rollen 31 gezeigt, auf denen ein zu brennendes Rohr 32 aufliegt. Diese Rollen 31 werden mit geeigneter Geschwindigkeit angetrieben, so daß die erforderliche Drehgeschwindigkeit für das Rohr 32 beim Eintritt in den Ofen oder in ein rotierendes Eintrittsrohr vor dem Ofen erzeugt wird. Das Band 30 erzeugt eine Längsbewegung des Rohrs 32, und zu diesem Zweck ist ein einstellbares Schiebeelement 33 vorgesehen, das in eine von mehreren Öffnungen 34 des Bandes 30 eingesetzt werden kann und auf das hintere Ende des Rohrs 32 einwirkt.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform müssen die Rohre längs der Rollen 31 gleiten. Wie in Fig. 4 schematisch dargestellt, können Rollen 35 zur Auflage eines Rohrs 36 mit ihren Achsen so angeordnet sein, daß eine reine Rollberührung zwischen dem Rohr 36 und den Rollen 35 auftritt. Der Winkel der Rollenachsen entspricht dann der schraubenförmigen Bewegung der Rohroberfläche.

D.er Bandantrieb und die Rollenauflagen wurden vorstehend für den besonderen Anwendungsfall der Führung eines Rohrs in einen Ofen beschrieben. Ähnliche Konstruktionen können auch am Austritt des Ofens vorgesehen sein. Besonders kann hier möglicherweise auf ein rotierendes Austrittsrohr verzichtet werden, wenn eine Auflagevorrichtung mit frei drehbaren oder angetriebenen Rollen vorgesehen ist. Drehbare Rohre an beiden Enden des Ofens eignen sich besonders für lange zu brennende Rohre. Für Zwischenlängen kann es ausreichen, ein drehbares Rohr nur an einem Ende des Ofens vorzusehen.

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Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Zonenbrennofens, bei dem ähnlich wie in Fig. 1 gezeigt ein rohrförmiger Ofenteil 12 aus <X -Aluminiumoxid auf Antriebsrollen 13 gelagert ist und durch einen Aufnahmeblock 11 innerhalb eines isolierten Ofenkastens 12 verläuft. Eine Induktionsspule 14 umgibt den Aufnahmeblock 11 und wird von einer Hochfrequenzquelle 15 gespeist. Wie bei der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung ist der Ofen unter einem Winkel von 7,5° vom Eintrittsende her ansteigend angeordnet, wodurch eine Konvektionsluftströmung durch den Ofen zum Austritt hin erzeugt wird.

In Fig. 5 sind mehrere keramische Rohre 40 hintereinander dargestellt, sie werden mit Abstandsstücken 41 durch den Ofen geführt, so daß jedes Rohr durch das jeweils nachfolgende Rohr vorgeschoben wird. Die Rohre und die Abstandsstücke sind nacheinander auf zwei mit horizontalem Abstand zueinander angeordneten parallelen Antriebsrollen 42 angeordnet. Diese Rollen haben einen derartigen Abstand zueinander, daß das Rohr 40 auf ihnen aufliegt und seine Achse parallel zu den Rollenachsen angeordnet und auf die Längsachse des rohrförmigen Ofenteils 12 ausgerichtet ist. Die Rollen 42 haben denselben Durchmesser wie die Antriebsrollen 13 und werden mit derselben Geschwindigkeit gedreht. Vorteilhaft sind sie paarweise koaxial mit den Rollen 42 angeordnet, so daß gemeinsame Antriebsachsen verwendet v/erden können.

,Die Rollen 42 bestehen aus Stahl und haben eine Aluminiumoxidbeschichtung, so daß das ß-Aluminiumoxid nicht beschädigt wird. Allgemein bestehen die Rollen aus einem Material, welches das zu brennende Keramikmaterial nicht beschädigt oder nur vernachlässigbare Verunreinigungen erzeugt« Ein Schiebeblock 43 ist zur Längsbewegung vorgesehen. Dieser Schiebeblock wird über einen Kettentrieb angetrieben und besteht aus einem

wärmehärtbaren Harz. Er ist mit zwei Gummiringen 44 versehen, so daß er sich mit den Rollen 42 dreht und die Drehung des Rohrs 40 unterstützt, die andernfalls auf der glatten Oberfläche der Rollen 42 unterbrochen werden könnte.

Die Drehgeschwindigkeit beträgt typisch für den rohrförmigen Ofenteil 12 25 U/min.. Die Rollen 42 sind etwas länger als die zu brennenden Rohre, so daß jedes Rohr sich mit der erforderlichen Geschwindigkeit dreht, während es auf den Rollen aufliegt und sich längs den Rollen bewegt. Ein kurzes Glasführungsrohr 45 ist zwischen den Rollen 42 und dem Eintritt in den rohrförmigen Ofenteil vorgesehen. Beim Betrieb wird das Führungsrohr 45 festgehalten, es ist jedoch so montiert, daß es eingestellt werden kann, um zu gewährleisten, daß die von den Rollen 42 zugeführten ungebrannten Rohre genau in den rohrförmigen Ofenteil 12 eingeführt werden. In der Praxis ist es günstig, einen nur sehr geringen Abstand zwischen den ungebrannten Rohren und dem rohrförmigen Ofenteil 12 vorzusehen, und die Einstellung des Führungsrohrs kann erforderlich sein, wenn der Ofen zum Brennen von Rohren anderer Abmessungen verwendet wird.

Am Austrittsende des Ofens ist ein Glasaustrittsrohr 46 auf angetriebenen Rollen 47 angeordnet, die aus mit Kunstharz verleimtem Asbestmaterial bestehen.

Das vorstehend beschriebene Verfahren und die Vorrichtungen zu seiner Durchführung können auch zum Brennen zylindrischer oder rohrförmiger kompaktierter Gegenstände anderer keramischer Stoffe in einem Durchführungsofen angewendet werden.

Die folgende Tabelle zeigt Vergleichsmessungen zur Verdeutlichung der besseren Rundung und der Geradlinigkeit eines nach der Erfindung hergestellten Rohrs aus. ß-Aluminiumoxid.

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Bei allen Messungen hatten die Rohre einen Durchmesser von 33 mm und eine Länge von 440 mm.

Einrich	Gemes sene Anzahl	Geradlinig keit mm (5)	Ende ge schlossen Außen-0	Rundform (6) mm	Ende offen Außen-0	Ende offen Innen-0
tung (s.unten)	5 8 10 6	1,80,6 1,40,4 1,00,2 1,00,2	0,30,2 0,30,3 0,30,1 0,10,1	Mitte Außen-0	0,80,7 0,30,3 0,20,1 0,010,01 (7)	0,70,5 0,20,1 0,1*0,1
1 2 3 4		0,40,2 0,20,1 0,20,1 0,10,1

1. Keine Rollen am Eintritts- oder Austrittsende des Ofens, ungebrannte Rohre zugeführt mit einander zugewandten offenen bzw. geschlossenen Enden.

2. Aluminiumrolle am Ofeneintritt, kunstharzverklebte Asbestrolle am Ofenaustritt, ungebrannte Rohre zugeführt mit einander zugewandten offenen bzw. geschlossenen Enden.

3. Wie 2, jedoch Rohre zugeführt mit vorneliegendem offenem Ende mittels ß-Aluminiumoxid-Abstandsstücken.

-4. Wie 3, jedoch anstelle von Aluminiumrollen mit Aluminiumoxid beschichtete Rollen.

5. Gemessen als maximale Abweichung von der Geradlinigkeit; Rohre sind normalerweise gleichmäßig gebogen.

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Durchmesser; normalerweise unter einem Winkel von

6. Gemessen als maximaler Durchmesser abzüglich minimaler Durchmesser zueinander.

7. Nach DiamantSchleifung.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Zonenbrennen keramischen Rohrmaterials, das in seiner Längsrichtung durch einen rotierenden rohrförmigen Ofen geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das ungebrannte Rohrmaterial vor der Einführung in den Ofen in eine Längs- und eine Drehbewegung mit der erforderlichen Geschwindigkeit versetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrmaterial nach Durchlaufen des Ofens auf einer Lagerung angeordnet wird, die eine der Drehbewegung im Ofen entsprechende Drehbewegung erzeugt.

3.) Drehofen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch *""" 1 oder 2, mit einem drehbaren rohrförmigen Ofenteil, an dessen Eintritt eine Zuführvorrichtung für keramisches Rohrmaterial vorgesehen ist, dadurch gekennzeich net, daß die Zuführvorrichtung (24) eine gleichzeitige Längs- und Drehbewegung des Rohrmaterials (32) erzeugt und daß die Drehbexiregung um die Längsachse des Rohrmaterials (32) mit der im Ofen erforderlichen Geschwindigkeit erfolgt.

4. Drehofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführvorrichtung ein drehbares Antriebsrohr (20) umfaßt, dessen Innendurchmesser mit demjenigen des rohrförmigen Ofenteils (12) übereinstimmt, das auf den rohrförmigen Ofenteil (12) axial ausgerichtet ist und mit dessen Drehgeschwindigkeit gedreht wird, und daß eine Antriebsvorrichtung (24) zur Führung des zu brennenden Rchriiiaterials (32) Iu Längsrichtung in das Antriebsrc.hr-(20) vorgesehen ist.

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5. Drehofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung ein Antriebsband (24) und Rollenlagerungen (25) umfaßt, auf denen das zu brennende Rohrmaterial (32) aufliegt, und daß die Rollenlagerungen (25) eine Drehung des zu brennenden Rohrmaterials (32) um seine Längsachse ermöglichen.

6. Drehofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenlagerungen (25) auf dem Antriebsband (24) angeordnet sind, so daß das auf den Rollenlagerungen (25) aufliegende Rohrmatcrial (32) durch das Antriebsband (24) befördert wird.

7. Drehofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenlagerungen (25) in festen Halterungen längs des Antriebsbandes (24) angeordnet sind.

8. Drehofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsband (30) mit einem Schiebeelement (33) zur Einwirkung auf das Ende eines jeweils zu brennenden Rohrmaterials (32) und zur Erzeugung der erforderlichen Längsbewegung versehen ist.

9. Drehofen nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet , daß die Rollenlagerungen (25) mit ihren Achsen parallel zur Längsachse des zu brennenden Rohrmaterials (32) angeordnet sind.

10. Drehofen nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Rollenlagerungen (35) unter einem Winkel zur Längsachse des zu brennenden Rohrmaterials (32) angeordnet sind, so daß eine reine Rollberührung zwischen dem Rohrmaterial (32) und den Rollenlagerungen (35) zur erforderlichen schraubenförmigen Bewegung der . Rohroberfläche erzeugt wird.

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11. Drehofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführvorrichtung an festen Halterungen angeordnete Rollen (25) umfaßt, daß die Rollen (25) in zv/ei Linien parallel zur Längsachse des rohrförmigen Ofenteils (12) beiderseits dieser Achse angeordnet sind, daß die Achsen der Rollen (25) unter einem Winkel von weniger als 90° zur Längsachse des rohrförmigen Ofenteils (12) angeordnet sind unddaß eine Vorrichtung (24) zur Längsbewegung des zu brennenden Rohrmaterials (32) vorgesehen ist, so daß eine Rollberührung zwischen dem Rohrmaterial (32) und den Rollen (25) zu einer schraubenförmigen Bewegung der Rohroberfläche führt.

12. Drehofen nach einem der Ansprüche 3 bis 11, gekennzeichnet durch ein an seinem Eintritt vorgesehenes Antriebsband (24) zur Zuführung zu brennenden Rohrmaterials (32) in seiner Längsrichtung und durch Rollenlagerungen {25), auf denen das Rohrmaterial (32) aufliegt und die so angeordnet sind, daß eine Drehung des Rohrmaterials (32) um seine Längsachse möglich ist.

13. Drehofen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenlagerungen (25) an dem Antriebsband (24) befestigt sind.

14. Drehofen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenlagerungen (25) um feste Achsen drehbar angeordnet sind.

15. Drehofen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachsen der Rollenlagerungen (35) zur Bewegungsrichtung des Rohrmaterials (32) winkelig angeordnet sind, so daß eine reine Rollberührung für die

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schraubenförmig bewegte Rohroberfläche erfolgt.

16. Drehofen nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen Antrieb zur Drehung der Rollenlagerungen und damit des zu brennenden Rohrmaterials (32) um seine Längsachse, der eine lineare Umfangsgeschwindigkeit des Rohrmaterials (32) erzeugt, die mit derjenigen des rohrförmigen Ofenteils (12) übereinstimmt.

17. Drehofen nach einem der Ansprüche 11 bis 16, g e kennze ichnet durch ein einstellbar befestigtes Führungselement (45) zur Einführung eines zu brennenden Rohrmaterials (40) von der Zuführvorrichtung (42) in den rohrförmigen Ofenteil (12).

18. Drehofen nach einem der Ansprüche 3 bis 17, gekennzeichnet -durch ein drehbares Austrittsrohr (27) am Austrittsende mit einem Innendurchmesser gleich demjenigen des rohrförmigen Ofenteils (12) und durch eine Vorrichtung (28) zur Bewegung des Austrittsrohrs (27) mit der Drehgeschwindigkeit des rohrförmigen Ofenteils (12), wobei das Austrittsrohr (27) axial auf den rohrförmigen Ofenteil (12) ausgerichtet ist.

19. Drehofen nach einem der Ansprüche 3 bis 18, dadurch gekennzeichnet , daß am Austritt des Drehofens eine die Längsbewegung und die Drehbewegung des gebrannten Rohrmaterials (32) ermöglichende Vorrichtung vorgesehen ist.

20. Drehofen nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die die Längs- und die Drehbewegung ermöglichende Vorrichtung ein Antriebsband mit frei drehbaren

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Rollen ist, die an dem Band oder frei drehbar in festen Halterungen angeordnet sind.

21. Drehofen nach einem der" Ansprüche 5 bis 10 oder 20, gekennzeichnet durch ein Antriebsband (24) mit zwei Gruppen axial aufeinander ausgerichteter Rollen (25) mit parallelen Achsen, wobei jede Gruppe auf jeweils einer Seite eines flexiblen Trägers (26) angeordnet ist_s durch eine frei drehbare Befestigung der Rollen (25) und durch eine derartige Anordnung der Rollen (25), daß das zu brennende Rohrmaterial (32) auf den Rollen (25) mit seiner Längsachse parallel zu den Achsen der beiden Rollengruppen und zwischen diesen aufliegt.

22. Drehofen nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Träger (26) als Lagerung für die Rollen (25) dient.

23. Drehofen nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Träger (30) ein Antriebselement (33) trägt,das ajf das zu brennende Rohrmaterial (32) einwirkt und zwischen oder unter den zur Auflage des Rohrmaterials (32) vorgesehenen Rollen (25, 31) angeordnet ist.

24. Drehofen nach einem der Ansprüche 5 bis 10 oder 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet _? daß das Antriebsband (24) ein flexibles endloses Band ist.

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