DE60220147T2

DE60220147T2 - Anlage und verfahren zur behandlung von abgasen

Info

Publication number: DE60220147T2
Application number: DE60220147T
Authority: DE
Inventors: Christopher R. Hamilton SHORE; Michael B. Oakville SHAW
Original assignee: Dana Canada Corp
Current assignee: Dana Canada Corp
Priority date: 2001-03-22
Filing date: 2002-03-21
Publication date: 2008-01-24
Anticipated expiration: 2022-03-22
Also published as: JP2004528522A; DE60220147D1; AU2002240761B2; WO2002076664A3; ATE362406T1; JP4288405B2; WO2002076664A2; CN1304156C; CZ20032906A3; US20030015090A1; CN1516631A; EP1370386B1; CA2341802A1; EP1370386A2; US6752710B2

Description

TECHNISCHES ANWENDUNGSGEBIET
Die Erfindung befasst sich mit Behandlungsverfahren mit geregelter Atmosphäre, bei denen Emissionen erzeugt werden, welche umweltunfreundlich sind, und insbesondere befasst sich die Erfindung mit der Erfassung und Handhabung dieser Emissionen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Es gibt viele Arten von Vorrichtungen zur Behandlung oder Bearbeitung von Gegenständen unter geregelten atmosphärischen Bedingungen, wie einer Inertgasatmosphäre oder anderer spezieller Temperaturbedingungen und Atmosphärenbedingungen. Eine Kategorie dieser Bauarten von Systemen lässt sich als ein Wärmebehandlungsofen angeben, bei dem es sich um ein offenes System handelt, wobei die zu bearbeitenden Materialien auf einem Förderer durch ein Umschließungsgehäuse transportiert werden, welches ein oder mehrere Zonen enthält, in denen spezielle atmosphärische Bedingungen eingehalten werden. Nach der Verarbeitung der Materialien oder der Gegenstände unter diesen geregelten atmosphärischen Bedingungen transportiert der Förderer diese aus dem umschließenden Gehäuse heraus. Bei dem Förderer kann es sich um einen kontinuierlichen Förderer handeln. Häufig hat das umschließende Gehäuse offene oder halboffene Einlass- und Auslassöffnungen, durch welche der Förderer geht. Die Einlass- und Auslassöffnungen nehmen einen ausreichend kleinen Querschnittsbereich in Anspruch oder sind in passender Weise mit flexiblen oder beweglichen Vorhängen oder Labyrinthdichtungen versehen, so dass ein geringfügiger Überdruck im Inneren der Vorrichtung aufrecht erhalten wird, um die Verarbeitungskammern im Innern der Vorrichtung kontinuierlich oder intermittierend zu spülen. Die Steuerzonen haben auch üblicherweise Abgasschächte zum Ausleiten oder Abführen von Emissionen oder unerwünschten Nebenprodukten oder Spülgasen, die von der Bearbeitung der in der Vorrichtung behandelten Materialien oder Gegenstände herrühren.
Ein Beispiel einer solchen Bauart eines Ofens ist in US-A-4,767,320 erteilt für Hifofumi Sasaki et al gezeigt. Bei diesem Ofentyp sind aufeinanderfolgende Zonen in dem Ofen vorgesehen, um die Gegenstände allmählich zu erwärmen, bis sie eine Hochtemperaturbehandlungszone erreichen, und dann werden sie in aufeinanderfolgenden Zonen abgekühlt, bevor sie den Ofen verlassen.
Bei dem Wärmebehandlungsofen von Sasaki ist ein Abgasschacht oder eine Abgasleitung vorgesehen, welche einen darin angeordneten Dämpfer hat. Umgebungsluft unter Druck wird dem Ofen über ein Gebläse oder ein Laufrad zugeführt, und der Auslassleitungsdämpfer steuert den Austritt der Gasatmosphäre aus der Innenseite des Ofens. Insbesondere ist ein Drucksensor im Inneren des Ofens angeordnet, und eine Ofendrucksteuereinrichtung ist als Zwischenverbindung zwischen dem Drucksensor und dem Auslassleitungsdämpfer vorgesehen, so dass der Druck im Inneren des Ofens auf einen vorbestimmten Druck mittels des Abgasleitungsdämpfers gesteuert bzw. geregelt werden kann.
Eine Schwierigkeit bei dem Einsatz von Dämpfern in den Abgasschächten und Abgasleitungen, wie dies bei Sasaki der Fall ist, ist darin zu sehen, dass die Abgasausleitung nicht genügend genau gesteuert werden kann, insbesondere bei Öfen mit geregelter Atmosphäre, bei denen die Durchflussrate und die Drücke im Inneren der Öfen sehr niedrig sind.
Bei der Erfindung sind Dosiereinrichtungen als Zwischenverbindung zwischen den Ofenabgasschächten und einer Saugquelle vorgesehen, der Abgasstrom an den Dosiereinrichtungen wird gemessen, und die an die Dosiereinrichtungen angelegte Saugwirkung wird gesteuert, um den Einlassstrom im Allgemeinen gleich groß wie gewünschte, vorbestimmte Durchflussraten von dem Ofen durch die Abgasschächte zu erhalten.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt nach der Erfindung wird ein Abgassystem für eine Behandlungsvorrichtung mit geregelter Atmosphäre bereitgestellt, welche wenigstens eine innere Zone mit vorbestimmten atmosphärischen Bedingungen darin und einen Abgasschacht für einen Abgasstrom aus dieser Zone hat. Das System zeichnet sich dadurch aus, dass eine Dosiereinrichtung in kommunizierender Fluidverbindung mit dem Abgasschacht vorgesehen ist. Die Dosiereinrichtung hat einen konvergierenden Eintrittsabschnitt, welcher einen Einlass bildet, einen Auslassabschnitt mit vermindertem Durchmesser, welcher einen Auslass bildet, und eine Einrichtung zum Messen des durch die Dosiereinrichtung gehenden Stroms. Eine Saugeinrichtung ist in kommunizierender Verbindung mit dem Dosiereinrichtungsauslass vorgesehen, um den Abgasstrom durch die Dosiereinrichtung abzuziehen. Auch ist eine Saugsteuereinrichtung mit der Saugeinrichtung betriebsverbunden, um den Auslassstrom in der Dosiereinrichtung derart aufrechtzuerhalten, dass der Einlassstrom in diese im Allgemeinen gleich einem vorbestimmten Abgasstrom von der inneren Zone ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt nach der Erfindung wird ein Verfahren zum Einfangen von Emissionen von einer Behandlungsvorrichtung mit geregelter Atmosphäre der Bauart bereitgestellt, die eine innere Zone mit vorbestimmten atmosphärischen Bedingungen darin und einen Abgasschacht für einen vorbestimmten Abgasstrom von dieser Zone hat. Das Verfahren weist die Schritte auf, nach denen die Strömungsgeschwindigkeit des Abgasstroms aus dem Abgasschacht größer gemacht wird, während der Massenstrom durch den Abgasschacht durch die Abgasleitung konstant gehalten wird. Der Strom aus dem Abgasschacht mit erhöhter Geschwindigkeit wird zu einer entfernt liegenden Stelle abgegeben. Auch werden die Temperatur und die Geschwindigkeit des Abgasstroms während des Abgabeschritts gesteuert, so dass eine Kondensation und Abscheidung von flüchtigen Bestandteilen und teilchenförmigen Stoffen aus dem Abgasstrom vermieden werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nunmehr beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin gilt:
1 ist eine schematische Seitenansicht eines Hartlötofens mit einer bevorzugten Ausführungsform eines Abgassystems nach der Erfindung;
2 ist eine schematische Draufsicht auf den Hartlötofen nach 1;
3 ist eine vergrößerte linke Endansicht des Hartlötofens und des Abgassystems nach 1;
4 ist eine vergrößerte Ausschnittsansicht eines Bereichs von 1, welcher dort mit einem Kreis 4 bezeichnet ist;
5 ist eine schematische Schnittansicht einer Durchflussdüse, welche bei der bevorzugten Ausführungsform nach den 1 bis 3 zum Einsatz kommt;
6 ist eine vergrößerte Schnittansicht einer tatsächlichen Durchflussdüse, welche im eingebauten Zustand bei dem Abgassystem nach den 1 bis 4 verdeutlicht ist;
7 ist eine Unteransicht der Durchflussdüse nach 6;
8 ist eine vergrößerte Ansicht eines möglichen Abzugs des Abgassystems nach der Erfindung;
9 ist eine Schnittansicht längs der Linie 9-9 in 8; und
10 ist eine Unteransicht des Abzugs nach 8.
GÜNSTIGSTE AUSFÜHRUNGSFORM NACH DER ERFINDUNG
Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ist eine Behandlungsvorrichtung mit geregelter Atmosphäre, wie ein Lötofen oder Hartlötofen insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 versehen. Eine bevorzugte Ausführungsform eines Abgassystems für den Ofen 10 ist insgesamt mit dem Bezugszeichen 12 versehen. Diese bevorzugte Ausführungsform ist insbesondere für das Löten bzw. Hartlöten von Aluminiumkomponenten zweckmäßig. Eine andere Bauart eines Ofens kann beispielsweise zum Löten oder Sintern oder Hartlöten von anderen Metallen eingesetzt werden. Der Ofen 10 hat eine Mehrzahl von inneren Zonen 14, 16, 18 und 20, welche vorbestimmte atmosphärische Bedingungen darin haben, wie eine Inertgasatmosphäre, welche im Allgemeinen unter einem geringfügigen Überdruck relativ zu den Umgebungsbedingungen gehalten wird. Ein Beispiel eines Hartlötofens könnte von einer Schutzgasatmosphäre gebildet werden, welche manchmal Spuren von gasförmigen Kohlenwasserstoffen hat, gegebenenfalls eine Feuchtigkeit von bis zu 1% und weniger als 5 bis 6 ppm Sauerstoff. Die Temperaturen in den unterschiedlichen Zonen 10 bis 20 sind vorbestimmt, und wiederum werden in einem Hartlötofen die Temperaturen derart vorbestimmt, dass sie allmählich, ausgehend von den Anfangszonen bis zu den Hartlöttemperaturen zunehmen, so dass diese in den zugeordneten Zonen erreicht werden. Die Temperatur nimmt dann wiederum in den Endzonen ab, um die hartzulötenden Erzeugnisse abzukühlen. Typische Bedingungen bei einem Hartlötofen werden nachstehend noch näher angegeben.
Die inneren Zonen des Ofens 10 haben auch Abgasschächte bzw. Abgasleitungen 22, 24, 26 und 28. Der Abgasschacht 24 wird tatsächlich in einem Paar von in Querrichtung beabstandeten Abgasschächten gebildet. Es ist noch zu erwähnen, dass der Ofen 10 irgendeine beliebe Anzahl von Zonen mit geregelter Atmosphäre oder auch nur eine einzige Zone haben kann, und jede Zone kann eine oder mehrere Abgasschächte bzw. Abgasleitungen aufweisen.
Der Ofen 10 hat eine Eintrittsöffnung 30 (siehe 3) und eine Austrittsöffnung 32. Ferner läuft ein kontinuierlicher Förderer 34 durch den Ofen 10, um die in dem Ofen 10 zu behandelnden Materialien oder Gegenstände aufeinanderfolgend durch die Zonen 14 bis 20 mit geregelter Atmosphäre zu transportieren.
Die Behandlungsvorrichtung mit geregelter Atmosphäre oder der Hartlötofen 10 gemäß der voranstehenden Beschreibung kann auf beliebige Weise ausgelegt sein, und es können beliebige Prozessgase unter atmosphärischen Bedingungen in den unterschiedlichen Zonen zugegeben werden. Ein Gemisch aus Gasen oder reduzierten Gasen kann in einigen Zonen vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine geringe Menge von Wasserstoff dem Stickstoff zugegeben werden, oder ein gasförmiges Flussmittel kann in das Stickstoffgas eingespritzt werden, insbesondere zum Hartlöten von Metall, abgesehen von Aluminium.
Jeder der Abgasschächte 22 bis 28 hat eine Dosiereinrichtung in Form einer Durchflussdüse 36, die in kommunizierender Fluidverbindung mit dem Abgasschacht vorgesehen und angebracht ist. Strömungsleitungen oder Strömungsrohre 38, 40 (gegabelt), 42 und 44, welche mit den zugeordneten Düsen 36 verbunden sind, geben die Abgasströme, die durch die Düse 36 gegangen sind, zu einem gemeinsamen Kopfteil 46 ab, welcher seinerseits den gesammelten Abgasstrom über eine Einlassleitung 48 abgibt. Die Einlassleitung 48 ist mit einem gegebenenfalls als Mehrstufenfilter ausgebildeten Filter 50 verbunden, welcher einen Nebeleliminator, einen Vorfilter, einen Zwischenfilter, einen HEPA-Filter und schließlich ein Aktivkohlenbett umfassen kann. Ein Abgasgebläse 52 ist mit dem Auslass des Filters 50 verbunden und bildet eine Saugeinrichtung, welche an den Dosiereinrichtungen oder den Düsen 36 angebracht ist, um das durch die Strömungsdüsen 36 strömende Abgas abzuziehen. Ein geeignetes Abgasgebläse für die bevorzugten Ausführungsformen, welche hierin beschrieben sind, könnte ein solches bezeichnet werden, welches Kenngrößen von 350 cfm bei 10 Inches WG (10 m³/min bei 69 Pa) hat, aber das Gebläse kann in Abhängigkeit von der Anzahl von Abgasschächten und dem optimalen Einsatz mit einem oder mehreren Abzügen variiert werden, wie dies nachstehend noch näher beschrieben wird. Jede der Strömungsleitungen 38, 40, 42 und 44 umfasst ein Kugelventil 54, welches als eine Saugsteuereinrichtung wirkt und mit dem Abgasgebläse an der Saugeinrichtung 52 betriebsverbunden ist, um einen gewünschten Auslassstrom aus den Dosiereinrichtungen oder Düsen 36 aufrechtzuerhalten. Wie nachstehend noch näher beschrieben wird, sind die Düsen 36 derart beschaffen und ausgelegt, dass das Steuern des Auslassstromes auch den Einlassstrom steuert, und dieser Einlassstrom derart eingestellt ist, dass der Massenstrom durch die Düsen 36 im Allgemeinen gleich den vorbestimmten Abgasdurchflussraten durch die Schächte 22 bis 28 von den zugeordneten Zonen 14 bis 20 ist.
Eine geeignete Tragkonstruktion für die Einlasshauptleitung 48, den Filter 50, das Abgasgebläse 52 und das Kopfteil 46 ist in Form eines Gestells 56 und aufrecht stehenden Teilen 58 vorgesehen. Es kann natürlich gegebenenfalls irgendeine andere Bauart der Tragkonstruktion eingesetzt werden.
Ein gegebenenfalls vorgesehener Abzug oder eine gegebenenfalls vorgesehene Abzugshaube 60 ist an der Eintrittsöffnung 30 des Ofens 10 angeordnet. Insbesondere Bezug nehmend auf 3 und die 8 bis 10 umfasst der Abzug 60 einen gestürzt U-förmigen Eintrittsbereich 62, welcher passend um die Einlassöffnung 30 des Ofens 10 angeordnet ist. Der Eintrittsbereich 62 bildet einen schmalen Eintrittsschlitz 64, welcher typischerweise eine Breite von etwa 0,64 Zentimeter hat. Die Breite des Eintrittsbereiches 62 beläuft sich auf etwa 0,5 Meter, und die Höhe auf etwa 0,25 Meter. Dadurch erhält man eine Einfanggeschwindigkeit durch den Schlitz 64 von etwa 1 Meter pro Sekunde mit einer Abzugsdurchflussrate von etwa 8000 bis 9000 Litern pro Minute. Hierdurch wird der Abzug der geregelten Atmosphäre durch die Eintrittsöffnung 30 minimiert, aber die Abzugswirkung ist so ausreichend, dass in effizienter Weise Emissionen eingefangen werden, die an der Eintrittsöffnung 30 austreten.
Der Abzug 60 hat einen Abgasauslass 66, welcher über eine Leitung 68 mit der Einlassableitung 48 verbunden ist, um eine Saugwirkung an den Abzug 60 anzulegen. Es ist noch zu erwähnen, dass die Leitung 68 mit der Einlasshauptleitung 48 stromabwärts von dem Kopfteil 46 des Systems hauptsächlich zum Einfangen des Stroms verbunden ist und mit den Strömungsdüsen 36 am Einlass dem Filter 50 oder dem Gasgebläse 52 einen konvergierenden Verlauf hat. Hierdurch wird verhindert, dass der relativ kühle Strom durch die Leitung 68 den Strom aus den Abgasschächten 22 bis 28 abkühlt, wodurch ansonsten eine Kondensation verursacht werden könnte und eine anschließende Faulung in dem Leitungssystem zum Einfangen der Gase auftreten könnte.
Wenn gegebenenfalls ein Abzug 60 an der Ofenaustrittsöffnung 32 anstelle oder zusätzlich zu dem Abzug 60 an der Eintrittsöffnung 30 angeordnet werden könnte, so kann man auch eine solche Ausgestaltung verwirklichen. Auch könnten die Strömungsdüsen 36 an den Auslässen der Eintritts- und Austrittsabzüge 60 angebracht werden, insbesondere bei solchen Öfen, welche keine Abgasschächte haben, welche entlang der Längserstreckung des muffenförmigen Ofens beabstandet angeordnet sind.
Unter Bezugnahme auf die 5 bis 7 werden die Düsen 36 näher beschrieben. Die Düse ist ein Fluiddurchflussmesser der Düsenbauart, welche die ASME-Norm (Amerikanische Vereinigung von Maschinenbauingenieuren) erfüllt und es handelt sich um Strömungsdüsen mit einem großen Radius. Die Düse hat als solches einen konvergierenden Eintrittsabschnitt in Form einer teilweise elliptisch ausgebildeten Kurve, um einen Düseneinlass 72 zu bilden. Die Düse 36 hat einen Auslassabschnitt 74 mit einem verminderten Durchmesser, welcher einen Düsenauslass 75 bildet. Zwischen dem Einlass- und Auslassstrom durch den Einlass 72 und den Auslass 75 ist ein vorbestimmter Zusammenhang gegeben, welcher mit der folgenden Gleichung ausgedrückt wird:
wobei:

Q: = volumetrische Strömungsrate bzw. Durchflussrate, m³/S
C: = Auslasskoeffizient
A: = Querschnittsfläche des Düsenhalses
Y: = Expansionsfaktor
ΔP: = Druckdifferenz zwischen Hals und Einlass, Pa
ρ: = Fluiddichte, kg/m³
β: = Verhältnis des Düsenhaltsdurchmessers zu dem Einlassleitungsdurchmesser (Betafaktor)

Auch sind Einrichtungen zum Messen der Durchflussrate durch die Düsen vorgesehen, und diese umfassen eine Druckmessbohrung 76, welche in der Nähe des Eintritts der Düse angeordnet ist, und eine Druckmessbohrung 78, welche etwa in der Größenordung von etwa 5 Durchmessern stromabwärts des Einlasses 72 angeordnet ist. Die Druckdifferenz ΔP wird durch die Druckdifferenz zwischen den Druckmessbohrungen 76, 78 bestimmt, und ΔP wird in die vorstehend angegebene Gleichung eingesetzt, um die Durchflussrate durch die Düsen 36 zu bestimmen. Wenn der Druck an der Druckmessbohrung 78 gleich groß wie die Ofenumgebungsluftbedingung ist, dann kann der Atmosphärendruck als Referenz genommen werden, wodurch sich dann die Druckmessbohrung 78 erübrigt.
Wie am deutlichsten aus 5 zu ersehen ist, kann die Düse 36 auf den Abgasschächten 22 bis 28 angebracht werden, und die Strömungsleitungen 38 bis 44 könnten gleitend in das obere Ende der Düse 36 eingeführt werden. Die angesenkten Öffnungen 80, 82 nehmen Stellschrauben auf, mittels denen die Anordnung fest verbunden werden kann. Die 6 und 7 zeigen eine alternative bevorzugte Ausführungsform, bei der die Abgasschächte 22 bis 28 passend auf dem unteren Endabschnitt der Düse 36 vorgesehen sind.
Die Abgasschächte 22, 24, 26 und 28 haben in typischer Weise einen Innendurchmesser von etwa 3,5 bis 3,8 Zentimeter, und der Düsenauslass oder der Hals 75 hat in typischer Weise einen Innendurchmesser von etwa 1,7 bis 2 Zentimeter. Hierdurch erhält man ein β Verhältnis von etwa 0,48, wodurch man einen ausreichend großen Druckabfall in der Düse 36 erhält, um eine zweckmäßig gute Auflösung für die Strömungsmessung durch die Düse 36 zu erhalten.
Der im Durchmesser verminderte Hals 75 der Düse 36 beschleunigt den Strom und erhöht die Geschwindigkeit des Stroms aus den Abgasschächten 22 bis 28. Die Strömungsleitungen 38 bis 44 und das Kopfteil 46 sind derart dimensioniert, dass diese Strömungsgeschwindigkeit aufrechterhalten wird, um eine Ausscheidung von teilchenförmigen Stoffen und eine Abkühlung des Abgasstroms zu verhindern, welche eine Kondensation in den Strömungsleitungen verursachen könnte, die zu dem Abgasgebläse 52 gehen. Die Abgasschächte 22 bis 28 und die Strömungsleitungen, die von dort zu dem Abgasgebläse 52 gehen, können mit einem Isoliermaterial umhüllt sein, um die Temperatur darin konstant zu halten und ein Kondensieren zu verhindern. Die Temperatur des Abgasstromes durch die Strömungsleitungen 38 bis 44 und durch das Kopfteil 46 sollte oberhalb des Taupunktes des Abgasstromes konstant gehalten werden, welcher typischerweise bei etwa 140°C liegt.
Beim Betrieb eines typischen Aluminiumhartlötofen 10 mit einem geschlossenen Emissionsauffangabgassystem 12 der zuvor beschriebenen Art können die Temperaturen im Inneren der Zonen 14 bis 20 mit geregelter Atmosphäre zwischen etwa 200°C und 800°C liegen. Etwa 1200 Liter pro Minute Strickstoffgas wird dem Ofen 10 zugeführt, um die Abgasströme durch die Abgasschächte 22 bis 28 zu erhalten sowie auch die abgehenden Ströme durch den Einlass 30 und den Auslass 32. Die Abströmung von der Einlassöffnung 30 liegt in einem Bereich zwischen etwa 100 und 150 Liter pro Minute bei einer Temperatur zwischen 100 und 150°C und bei einer mittleren Geschwindigkeit zwischen 1,8 und 2,4 Metern pro Sekunde. Der Durchfluss durch die Abgasschächte liegt typischerweise in einem Bereich zwischen 80 und 300 Liter pro Minute bei einer Temperatur zwischen 80 und 450°C und mit einer Geschwindigkeit von 3 bis 4,5 Metern pro Sekunde und einem Massestrom von 1,8 bis 2,5 Gramm pro Sekunde. Die an den Düsen 36 austretende Strömungsgeschwindigkeit liegt in einem Bereich zwischen 9 und 23 Meter pro Sekunde mit einer Druckdifferenz zwischen etwa 40 und 250 Pa. Die Strömung durch den Abzug 60 beläuft sich auf etwa 0,15 bis 0,25 Kubikmeter pro Sekunde bei einer Temperatur von etwa 50°C mit einer Schlitzbreite von etwa 0,63 Zentimeter.

In der nachstehenden Tabelle A ist ein Ausführungsbeispiel eines typischen Hartlötofens mit darin angebrachten Düsen 36 beschrieben. Tabelle A

	Einheiten	Eintrittsabgas	Zone 3 & 4	Zone 6	Austritt
Gaskennrate
Stickstoff	(%)	99,69	99,68	99,90	99,60
Sauerstoff	(ppm)	6	6	6	6
Argon	(ppm)	0	0	0	0
Kohlendioxid	(ppm)	0	0	0	0
Kohlenmonoxid	(ppm)	0	0	0	0
THC (Methan)	(ppm)	75	203	1	2
Feuchtigkeit	(%)	0,30	0,30	0,10	0,40
Molekulargewicht	(g/Mol)	27,98	27,98	28,00	27,97
Metallkonzentration	(ug/Rm3)	387	3878	2611	1295
Betriebsbedingungen
Temperatur
Dichte	(°C)	141,3	418,7	330	80
Viskosität	(kg/m3)	0,823	0,493	0,566	0,965
Schachtdurchmesser	(mPa·s)	0,02244	0,03171	0,02901	0,02001
Geschwindigkeit	(m)	0,035	0,035	0,035	0,035
Aktueller Volumenstrom	(m/s)	2,32	4,52	3,87	2,41
	(m3/s)	0,0022	0,0043	0,0037	0,0023
Bezugsvolumenstrom	(1/min)	132	258	222	138
	(Rm3/s)	0,0015	0,0018	0,0018	0,0020
Gasmassenstrom	(l/min)	90	108	108	120
Reynolds Zahl	(g/s)	1,810	2,119	2,093	2,220
		2958	2444	2634	4052
Düsenauslegungseinzelheiten
Durchmesser	(m)	0,017	0,017	0,017	0,017
	(in.)	0,656	0,656	0,656	0,656
Dichte	(kg/m3)	0,824	0,494	0,567	0,966
Geschwindigkeit	(m/s)	10,09	19,72	16,97	10,55
	(ft/min)	1986	3882	3340	2076
Beta Verhältnis	(D2/D1)	0,4798	0,4785	0,4778	0,4779
Reynolds Zahl		6171	5118	5523	8488
Alpha Verhältnis		0,9991	0,9979	0,9982	0,9989
Expansionsfaktor		0,9995	0,9988	0,9990	0,9993
Ausgabekoeffizient		0,9312	0,9270	0,9287	0,9384
Druckdifferenz	(Pa)	91	211	179	116

Typische Leistungsgrößen für einen Abzug 60, welcher bei dem Hartlötofen eingesetzt wird, wird in der nachstehenden Tabelle B angegeben. Tabelle B

abgeteilter Schlitz
Ofen Nachfiltration/Ende	0,006 (Rm3/S)	13,5 (ft3/min)
	383 (1/min)	–
abgeteilter Schlitz
Einfanggeschwindigkeit	1,02 (m/s)	200 (ft/min)
Einfangabstand	0,267 (m)	0,9 (in)
Schlitz/Flächengeschwindigkeit	23,22 (m/s)	4502 (ft/min)
Schlitz/Flächenlänge	104 (cm)	41 (in)
Statischer Druckabfall	576 (Pa)	2,31 (in.WG)
abgeteilter Raum & Abgabe
Schlitz/Flächenbreite	0,63 (cm)	0,25 (ft)
Abzugsstrom	0,151 (Rm3/s)	320 (ft3/min)
	9069 (1/min)	–
max.Geschwindigkeit im	11,61 (m/s)	2251 (ft/min)
abgeteilten Raum	6,35 (cm)	2,50 (in)
Tiefe d. abgeteilten Raumes	10,16 (cm)	4,00 (in)
Leitungsdruckmesser	11,51 (m/s)	2265 (ft/min)
Leitungsgeschwindigkeit	20 (Pa)	0,08 (in.WG)
Statischer Druckabfall

Aus den vorstehenden Ausführungen ergibt sich, dass die Strömungsdüsen 36 die Strömungsgeschwindigkeit des Abgasstromes aus den Schächten erhöhen, während der Massenstrom durch die Abgasschächte konstant oder ungestört erhalten bleibt. Diese erhöhte Strömungsgeschwindigkeit wird von den Abgasschächten an eine entfernt liegende Stelle über ein Abgasgebläse abgegeben. Wenn ein geeigneter Filter vor dem Abgasgebläse zum Einsatz kommt, kann der gefilterte Abgasstrom möglicherweise in die Innenräume geleitet werden. Ansonsten kann er zur Außenatmosphäre abgegeben werden, wenn dies nach den Umweltvorschriften zulässig ist. Während der Abgasstrom von den Abgasschächten zu dem Abgasgebläse abgegeben wird, werden die Temperatur und die Geschwindigkeit des Abgasstromes im Wesentlichen konstant gehalten, um eine Kondensation und Ausscheidung von flüchtigen Bestandteilen und teilchenförmigen Stoffen aus dem Abgasstrom zu verhindern. Wenn es erwünscht ist, die Abgasströme durch die Abgasschächte zu verändern, kann die Saugwirkung, die an die geschlossenen Leitungen angelegt wird, die mit den Strömungsdüsen 36 verbunden sind, in entsprechender Weise so eingestellt werden, dass die Strömung durch die Düsen zu dem gewünschten Durchsatz durch die Abgasschächte passt. Die Saugwirkung kann dadurch eingestellt werden, dass die Strömungsgeschwindigkeiten durch die Düsendurchflussmesser 36 gemessen werden und die Saugwirkung in der Leitung gedrosselt wird, die mit den Düsen verbunden sind, wozu entsprechend geeignete Ventile 54 eingesetzt werden.
Obgleich voranstehend bevorzugte Ausführungsformen nach der Erfindung erläutert worden sind, können natürlich selbstverständlich zahlreiche Modifikationen hinsichtlich des Aufbaus und der Betriebsweise in Betracht kommen. Beispielsweise kann man anstelle von ASME Langradiusströmungsdüsen zur Dosierung mittels den Strömungsdüsen 36, Durchflussmesser der Venturibauart einsetzen. Auch könnte die Dosiereinrichtung von einer Platte mit Öffnungen gebildet werden, welche Durchflussmesser bilden. Bei einer solchen Ausführungsvariante würden die Durchflussmesser vorzugsweise einen Auslassadapter mit reduziertem Durchmesser haben, um die Strömungsgeschwindigkeit der Abgasströme zu erhöhen und eine Ausscheidung und Kondensation in den Auslassleitungen zu verhindern. Bei Öfen, welche entlang der Längserstreckung der muffenförmigen Anordnung keine Abgasschächte haben, sondern anstelle hiervon Abgasleitungen oder Abzüge an dem jeweiligen Ende des Ofens haben, könnten die Düsen nach der Erfindung unmittelbar hinter den Leitungen oder Abzugsleitungen angeordnet werden oder an diesen angebracht werden. In der Beschreibung bedeutet daher die Bezeichnung "Abgasschacht" jegliche Bauart eines Abgasauslasses oder einer Öffnung in einem Ofen oder in einem umschließenden Gehäuse mit geregelter Atmosphäre.
Auch sollte noch erwähnt werden, dass die Behandlungsvorrichtung mit geregelter Atmosphäre nach der Erfindung eine beliebige Anzahl von Zonen mit geregelter Atmosphäre haben kann, wobei auch eine einzige Zone mit geregelter Atmosphäre mit eingeschlossen ist. Die Erfindung kann bei kontinuierlich betriebenen, halb-kontinuierlich betriebenen oder chargen-betriebenen Öfen Anwendung finden.

Claims

Abgassystem für eine Behandlungsvorrichtung mit geregelter Atmosphäre, welche wenigstens eine innere Zone mit vorbestimmten atmosphärischen Bedingungen darin und einen Abgasschacht für einen Abgasstrom aus dieser Zone hat, gekennzeichnet durch eine Dosiereinrichtung, welche in kommunizierender Fluidverbindung mit dem Abgasschacht vorgesehen ist, wobei die Dosiereinrichtung einen konvergierenden Eingangsabschnitt, welcher einen Einlass bildet, einen Auslassabschnitt mit vermindertem Durchmesser, welcher einen Auslass bildet, und eine Einrichtung zum Messen des durchgehenden Stroms an der Dosiereinrichtung hat; eine Saugeinrichtung, welche in kommunizierender Verbindung mit dem Dosiereinrichtungsauslass vorgesehen ist, um einen Abgasstrom durch die Dosiereinrichtung abzuziehen; und eine Saugsteuereinrichtung, welche auf den gemessenen Strom durch die Dosiereinrichtung anspricht und mit der Saugeinrichtung betriebsverbunden ist, um den Auslassstrom in der Dosiereinrichtung derart aufrecht zu erhalten, dass der Einlassstrom in diese im allgemeinen gleich einem vorbestimmten Auslassstrom von der inneren Zone ist.
Abgassystem nach Anspruch 1, bei dem die Dosiereinrichtung ein Fluiddurchflussmesser der Düsenbauart ist.
Abgassystem nach Anspruch 2, bei dem der Fluiddurchflussmesser an die Bestimmungen für ASME Durchflussdüsen mit langem Radius angepasst ist.
Abgassystem nach Anspruch 1, welches ferner eine Strömungsleitung aufweist, welche als Verbindung zwischen dem Dosiereinrichtungsauslass und der Saugeinrichtung vorgesehen ist, und die derart bemessen ist, dass eine Strömungsgeschwindigkeit von dem Dosiereinrichtungsauslass aufrecht erhalten wird, um eine Abscheidung von teilchenförmigen Stoffen zu vermeiden.
Abgassystem nach Anspruch 4, bei dem die Saugsteuereinrichtung ein Ventil umfasst, welches in der Saugstromleitung angeordnet ist, um die an der Dosiereinrichtung anliegende Saugwirkung zu steuern.
Abgassystem nach Anspruch 1, welches ferner ein Filter aufweist, welcher zwischen der Dosiereinrichtung und der Saugeinrichtung angeordnet ist.
Abgassystem nach Anspruch 6, bei dem die Saugeinrichtung ein Absauggebläse ist.
Abgassystem nach Anspruch 1, welches ferner eine Einrichtung zum Messen des Durchflusses durch die Dosiereinrichtung aufweist, welche Druckmessbohrungen an den Einlass- und Auslassabschnitten zur Bestimmung der Druckdifferenz zwischen dem Dosiereinrichtungseinlass und -auslass umfasst.
Abgassystem nach Anspruch 1, bei dem die Dosiereinrichtung ein Fluiddurchflussmesser der Venturibauart ist.
Abgassystem nach Anspruch 1, bei dem die Dosiereinrichtung ein Fluiddurchflussmesser der Bauart einer mit Öffnungen versehenen Platte ist.
Abgassystem nach Anspruch 1, bei dem die Vorrichtung zur gesteuerten Atmosphärenbehandlung eine Eingangsöffnung und eine Ausgangsöffnung hat, und ferner einen Abzug aufweist, welcher die Eingangsöffnung oder die Ausgangsöffnung umgibt, wobei der Abzug einen schmalen Eingangsschlitz bildet, um das Abziehen der gesteuerten Atmosphäre durch die Eintrittsöffnung möglichst gering zu halten.
Abgassystem nach Anspruch 11, bei dem der Abzug einen Abgasauslass hat, welcher mit der Saugeinrichtung stromab von der Dosiereinrichtung verbunden ist.
Abgassystem nach Anspruch 1, bei dem die Vorrichtung mit kontrollierter Atmosphärenbehandlung eine Mehrzahl von Zonen mit kontrollierter Atmosphäre darin hat, jede Zone ihren eigenen Abgasschacht für einen entsprechenden vorbestimmten Abgasstrom durch denselben hat, wobei die Dosiereinrichtung an einem der Abgasschächte angebracht ist, und ferner eine Mehrzahl von ähnlichen Dosiereinrichtungen aufweist, von denen eine an dem jeweiligen Abgasschacht angebracht ist, wobei die Durchflussmesseinrichtungen mit jeder Dosiereinrichtung verbunden sind, die Saugeinrichtung in kommunizierender Verbindung mit der jeweiligen Dosiereinrichtung vorgesehen ist, und eine Saugsteuereinrichtung mit jeder Dosiereinrichtung betriebsverbunden ist, um den Fluiddurchsatz durch diese derart aufrecht zu erhalten, dass er im allgemeinen dem vorbestimmten Durchfluss in dem jeweiligen Abgasschacht entspricht.
Abgassystem nach Anspruch 3, welches ferner einen Filter aufweist, welcher zwischen der Dosiereinrichtung und der Saugeinrichtung angeordnet ist.
Abgassystem nach Anspruch 3, welches ferner eine Einrichtung zum Messen des Durchflusses durch die Dosiereinrichtung aufweist und Druckmessbohrungen umfasst, die an den Eintritts- und Auslassabschnitten zur Bestimmung der Druckdifferenz zwischen dem Dosiereinrichtungseinlass und -auslass angeordnet sind.
Verfahren zum Einfangen von Emissionen von einer Behandlungsvorrichtung mit gesteuerter Atmosphäre der Bauart, die eine innere Zone mit vorbestimmten atmosphärischen Bedingungen darin und einen Abgasschacht für einen vorbestimmten Abgasstrom von dieser Zone hat, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Vorsehen einer Durchflussmesseinrichtung in kommunizierender Verbindung mit dem Abgasschacht, um die Abgasströmungsgeschwindigkeit zu erhöhen, während zugleich der Massenstrom durch den Abgasschacht konstant gehalten wird, Erfassen des Stroms an der Durchflussmesseinrichtung, um Messdaten zur Steuerung des Durchflusses durch den Abgasschacht in einer solchen Weise zu erhalten, dass der Abgasschachtstrom im allgemeinen gleich groß wie ein vorbestimmter Abgasstrom von der Zone ist; Ableiten des Stroms mit höherer Geschwindigkeit von der Durchflussmesseinrichtung zu einer entfernt liegenden Stelle; Aufrecht erhalten der Temperatur des Abgasstromes oberhalb des Taupunkts des Abgasstroms während des Abgabeschritts und Steuern der Geschwindigkeit des Abgasstroms derart, dass eine Kondensation und Abscheidung von flüchtigen Bestandteilen und teilchenförmigen Stoffen aus dem Abgasstrom vermieden werden.
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die erhöhte Strömungsgeschwindigkeit von dem Durchflussmesser zu einer entfernt liegenden Stelle dadurch abgegeben wird, dass eine geschlossene Leitung vorgesehen wird, welche mit dem Durchflussmesser verbunden ist, und dass ein Saugdruck an die geschlossene Leitung angelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die Geschwindigkeit des Abgasstromes während des Abgabeschritts dadurch aufrecht erhalten wird, dass die über die geschlossene Leitung angelegte Saugwirkung eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem die Saugwirkung dadurch eingestellt wird, dass der Durchfluss durch die Durchflussmesseinrichtung gemessen wird, und die Saugwirkung in der geschlossenen Leitung entsprechend gedrosselt wird.