EP2085728B1 - Drehofen - Google Patents

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EP2085728B1
EP2085728B1 EP09000693A EP09000693A EP2085728B1 EP 2085728 B1 EP2085728 B1 EP 2085728B1 EP 09000693 A EP09000693 A EP 09000693A EP 09000693 A EP09000693 A EP 09000693A EP 2085728 B1 EP2085728 B1 EP 2085728B1
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EP
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heating chamber
objects
rotary kiln
cover
kiln according
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EP09000693A
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Erland LUNDSTRÖM
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Schuler SMG GmbH and Co KG
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Schuler SMG GmbH and Co KG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/14—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment
    • F27B9/16—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment the charge moving in a circular or arcuate path
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0037—Rotary furnaces with vertical axis; Furnaces with rotating floor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/30—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B9/38—Arrangements of devices for charging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/30—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B9/39—Arrangements of devices for discharging

Definitions

  • the invention relates to a rotary kiln with a heating chamber, in which a feed opening is formed, can be introduced by the objects to be heated in the heating chamber, and with a rotationally driven, circulating transport device, by means of which the objects are transported through the heating chamber to a removal opening to the objects are removable from the heating chamber, wherein the heating chamber has one or more side walls, a floor and a ceiling.
  • Such a rotary kiln which is also referred to as rotary hearth furnace, serves to heat various objects, such as metal circuit boards, in a continuous process to a predetermined temperature of, for example, about 900 ° C to 1100 ° C.
  • the rotary kiln has a heating chamber, which is heated in the usual way by direct or indirect heating to a predetermined temperature and kept at the temperature by means of a conventional control.
  • a circulating transport device is arranged, for example in the form of an endless conveyor, on which the objects can be placed.
  • a lateral feed opening is provided, through which the objects are introduced into the interior of the heating chamber and deposited on the transport device.
  • the transport device guides the objects through the heating chamber, wherein after removal of approximately 310 ° to 340 ° of the circumference of the heating chamber or the transport path of the transport device in the side wall, a removal opening is formed through which the objects are removed from the transport device and out of the Heating chamber can be removed. Subsequently, the objects are sent for further processing in other stations or machines.
  • the rotary kiln has a heating chamber in which a lateral charging opening is formed, through which the glass plates can be introduced into the heating chamber.
  • a rotary driven, circulating transport device By means of a rotary driven, circulating transport device, the glass plates are transported through the heating chamber to a side removal opening, where they are removed from the heating chamber.
  • the heating chamber has a cylindrical housing and has a plurality of side walls, a floor and a ceiling.
  • the invention has for its object to provide a rotary kiln of the type mentioned, which has a compact structure and are avoided in the excessive heat loss and, where appropriate, protective gas losses.
  • a rotary kiln with the features of claim 1. It is provided that at least a portion of the ceiling is designed as a rotary-driven lid, which carries on its underside facing the heating chamber a plurality of holders for receiving the objects, and that the feed opening and the removal opening are formed in the bottom of the heating chamber. Preferably, both the charging opening and the removal opening are provided in the bottom of the heating chamber.
  • the invention is based on the basic idea of loading and emptying the heating chamber from its underside, as a result of which excessive heat loss can already be minimized due to the geometrical arrangement of the charging opening and the removal opening.
  • the transport device is integrated into the ceiling of the heating chamber by at least a portion of the ceiling is formed as a rotating lid on which the holders are attached to the objects.
  • the objects are preferably introduced by means of a first Gelenkarmroboters from below through the feed opening in the heating chamber and placed on the lid formed on the holder. In their seated on the holders position the objects run through the heating chamber due to the rotation of the lid over a circumferential range of about 310 ° to 340 ° until they reach the removal opening.
  • the aforementioned articulated-arm robot or another second articulated-arm robot engages the discharge opening from below through the bottom of the heating chamber and takes the objects from the holders and out of the heating chamber through the removal opening.
  • the heat loss and optionally also the protective gas loss is relatively low, so that the operating costs of the rotary kiln are substantially reduced.
  • the feed opening and / or the removal opening are formed in the bottom of the heating chamber as slots, wherein the slots are preferably perpendicular to the direction of movement of the objects in the heating chamber. Due to this relatively small size of the feed opening and the removal opening, the heat loss and possibly also the protective gas loss can continue to be kept low.
  • the rotary kiln according to the invention has a supporting central support, which is surrounded by the annular heating chamber. After the objects are introduced through the feed opening in the heating chamber, they pass through the annular heating chamber to the center support over a circumferential angle of 310 ° to 340 ° until they reach the removal opening.
  • the charging opening and the removal opening are thus arranged offset in the circumferential direction of the heating chamber by an angle of 20 ° to 50 °.
  • annular recess is formed, in which the lid, which is also annular and in particular designed as an annular disc, is rotatably inserted.
  • the lid which is also annular and in particular designed as an annular disc, is rotatably inserted.
  • FIG. 1 shows a rotary kiln 10, which has a central support 11, which carries at its upper end a transversely to the longitudinal extent of the central support 11 cantilevered ceiling plate 12.
  • the central support 11 is concentrically surrounded by an annular heating chamber 19 which has a rectangular cross-section in the illustrated embodiment and a radially outer outer wall 16 and a radially inner inner wall 17 and is closed on its underside by a bottom 18.
  • the ceiling plate 12 forms a ceiling 23 of the heating chamber 19th
  • annular cover 14 In the ceiling 23 of the heating chamber 19 and thus in the ceiling plate 12, a concentric with the central support 11 formed, annular recess 13 is provided, in which an annular cover 14 is rotatably inserted under close fit.
  • the annular cover 14 is rotationally driven in a manner not shown and has on its underside 14a, which projects into the interior of the heating chamber 19, shown only schematically holder 15, on which in each case at least one object P can be attached.
  • the rotationally driven cover 14 together with the holders 15 a transport device 22, with which the objects P can be transported through the heating chamber 19 and thus through the rotary kiln.
  • the heating chamber 19 is supported on its underside via supports 24 on the ground, so that below the heating chamber 19, a free space 25 is formed.
  • This space 25 is used in the rotary kiln 10 according to the invention to bring the objects P in the heating chamber 19 and to remove from this.
  • two slots 20 and 21 each extending radially to the central support 11 are provided which are offset by an angle of approximately 30 ° to 40 ° in the circumferential direction and thus offset in the transport direction of the heating chamber 19 it out Fig. 2 is apparent.
  • the slot 20 forms a feed opening, at which the objects can be introduced from the underside of the heating chamber 19, for example by means of a schematically shown Gelenkarmroboters R in the heating chamber 19 and placed on the holder 15 or suspended.
  • the objects pass through the heating chamber 19 as a result of the rotation of the lid 14 until they reach the removal opening 21, at which another, not shown Gelenkarmroboter is provided by means of which the objects removed from the holders and through the removal opening 21 formed in the bottom 18 of the heating chamber 19 can be removed. Subsequently, the objects can be supplied in a conventional manner for further processing.
  • the interior of the heating chamber 19 is heated in a conventional manner and maintained at a desired, predetermined temperature, which is not shown in detail in the figures.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Drehofen mit einer Heizkammer, in der eine Beschickungsöffnung ausgebildet ist, durch die zu erwärmende Objekte in die Heizkammer einbringbar sind, und mit einer drehangetriebenen, umlaufenden Transportvorrichtung, mittels der die Objekte durch die Heizkammer bis zu einer Entnahmeöffnung transportierbar sind, an der die Objekte aus der Heizkammer entnehmbar sind, wobei die Heizkammer eine oder mehrere Seitenwände, einen Boden und eine Decke aufweist.
  • Ein derartiger Drehofen, der auch als Drehherdofen bezeichnet wird, dient dazu, verschiedene Objekte, beispielsweise Platinen aus Metall, in einem kontinuierlichen Prozess auf eine vorbestimmte Temperatur von beispielsweise ca. 900°C bis 1100°C aufzuheizen. Der Drehofen weist eine Heizkammer auf, die in üblicher Weise durch direkte oder indirekte Erwärmung auf eine vorbestimmte Temperatur aufgeheizt und mittels einer üblichen Steuerung auf der Temperatur gehalten wird. In der Heizkammer ist eine umlaufende Transportvorrichtung beispielsweise in Form eines Endlosförderers angeordnet, auf die die Objekte aufgesetzt werden können.
  • In der Seitenwand ist eine seitliche Beschickungsöffnung vorgesehen, durch die die Objekte in den Innenraum der Heizkammer eingebracht und auf der Transportvorrichtung abgesetzt werden. Die Transportvorrichtung führt die Objekte durch die Heizkammer, wobei nach Durchlaufen von ca. 310° bis 340° des Umfangs der Heizkammer bzw. des Transportweges der Transportvorrichtung in der Seitenwand eine Entnahmeöffnung ausgebildet ist, durch die hindurch die Objekte von der Transportvorrichtung abgenommen und aus der Heizkammer entnommen werden können. Anschließend werden die Objekte einer weiteren Bearbeitung in anderen Stationen oder Maschinen zugeführt.
  • Aus der JP 2003-212577 A ist ein entsprechender Drehofen für Glasplatten bekannt. Der Drehofen besitzt eine Heizkammer, in der eine seitliche Beschickungsöffnung ausgebildet ist, durch die die Glasplatten in die Heizkammer eingebracht werden können. Mittels einer drehangetriebenen, umlaufenden Transportvorrichtung werden die Glasplatten durch die Heizkammer bis zu einer seitlichen Entnahmeöffnung transportiert, an der sie aus der Heizkammer entnommen werden. Die Heizkammer besitzt ein zylinderförmiges Gehäuse und weist mehrere Seitenwände, einen Boden und eine Decke auf.
  • Besonders nachteilig bei diesem vorbekannten Drehofen ist einerseits, dass durch die seitliche Beschickungsöffnung und die seitliche Entnahmeöffnung ein relativ großer Wärmeverlust auftritt, wodurch der Energiebedarf sehr hoch ist, um den Innenraum der Heizkammer auf der vorbestimmten, relativ hohen Temperatur zu halten.
  • Bei bestimmten Anwendungen ist es notwendig, dass innerhalb der Heizkammer eine Schutzgasatmosphäre herrscht. In diesem Fall ist das weitere Problem gegeben, dass das Schutzgas durch die seitliche Beschickungsöffnung und die seitliche Entnahmeöffnung in großer Menge ausströmt, so dass einerseits ein sehr hoher Schutzgasverbrauch und andererseits zusätzliche konstruktive Rückhaltevorrichtungen notwendig sind, um sicherzustellen, dass innerhalb der Heizkammer eine ausreichende Schutzgasatmosphäre herrscht.
  • Darüber hinaus benötigt der vorbekannte Drehofen einen relativ großen Bauraum und insbesondere neben dem Drehofen im Bereich der Beschickungsöffnung und der Entnahmeöffnung muss ein großer Raum freigehalten werden, um eine ordnungsgemäße Beschickung und Entnahme der Objekte gewährleisten zu können.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehofen der genannten Art zu schaffen, der einen kompakten Aufbau aufweist und bei dem übermäßige Wärmeverluste und gegebenenfalls Schutzgasverluste vermieden sind.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Drehofen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass zumindest ein Abschnitt der Decke als drehangetriebener Deckel ausgebildet ist, der auf seiner der Heizkammer zugewandten Unterseite mehrere Halter zur Aufnahme der Objekte trägt, und dass die Beschickungsöffnung und die Entnahmeöffnung in dem Boden der Heizkammer ausgebildet sind. Vorzugsweise sind sowohl die Beschickungsöffnung als auch die Entnahmeöffnung in dem Boden der Heizkammer vorgesehen. Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, die Heizkammer von ihrer Unterseite zu beschicken und zu entleeren, wodurch ein übermäßiger Wärmeverlust bereits aufgrund der geometrischen Anordnung der Beschickungsöffnung und der Entnahmeöffnung gering gehalten werden kann. Darüber hinaus ist die Transportvorrichtung in die Decke der Heizkammer integriert, indem zumindest ein Abschnitt der Decke als sich drehender Deckel ausgebildet ist, an dem die Halter für die Objekte angebracht sind.
  • Die Objekte werden vorzugsweise mittels eines ersten Gelenkarmroboters von unten durch die Beschickungsöffnung in die Heizkammer eingebracht und auf die am Deckel ausgebildeten Halter aufgesetzt. In ihrer auf den Haltern aufsitzenden Position durchlaufen die Objekte infolge der Drehung des Deckels die Heizkammer über einen Umfangsbereich von ca. 310° bis 340°, bis sie zur Entnahmeöffnung gelangen. Der vorgenannte Gelenkarmroboter oder ein weiterer, zweiter Gelenkarmroboter greift an der Entnahmeöffnung von unten durch den Boden der Heizkammer in diese hinein und nimmt die Objekte von den Haltern ab und durch die Entnahmeöffnung aus der Heizkammer heraus. Der Wärmeverlust und gegebenenfalls auch der Schutzgasverlust ist relativ gering, so dass die Betriebskosten des Drehofens wesentlich verringert sind.
  • Aufgrund der Beschickung der Objekte und der Entnahme der Objekte auf der Unterseite der Heizkammer durch deren Boden hindurch ist ein sehr kompakter Aufbau des Drehofens erreicht.
  • In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Beschickungsöffnung und/oder die Entnahmeöffnung im Boden der Heizkammer als Schlitze ausgebildet sind, wobei die Schlitze vorzugsweise senkrecht zur Bewegungsrichtung der Objekte in der Heizkammer verlaufen. Aufgrund dieser relativ kleinen Größe der Beschickungsöffnung und der Entnahmeöffnung kann der Wärmeverlust und gegebenenfalls auch der Schutzgasverlust weiterhin gering gehalten werden.
  • In einer möglichen konstruktiven Ausgestaltung weist der erfindungsgemäße Drehofen eine tragende Mittelstütze auf, die von der ringförmig ausgebildeten Heizkammer umgeben ist. Nachdem die Objekte durch die Beschickungsöffnung in die Heizkammer eingebracht sind, durchlaufen sie die ringförmige Heizkammer um die Mittelstütze herum über einen Umfangswinkel von 310° bis 340°, bis sie zur Entnahmeöffnung gelangen. Bei dieser Ausgestaltung sind die Beschickungsöffnung und die Entnahmeöffnung in Umfangsrichtung der Heizkammer somit um einen Winkel von 20° bis 50° versetzt angeordnet.
  • In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in der Decke der Heizkammer eine ringförmige Ausnehmung ausgebildet ist, in die der Deckel, der ebenfalls ringförmig und insbesondere als Ringscheibe ausgebildet ist, drehbar eingesetzt ist. Um den Aufbau des Drehofens äußerst kompakt zu halten, kann vorgesehen sein, den Drehantrieb für den Deckel in die Mittelstütze zu integrieren und die Antriebsbewegung in üblicher Weise von dem Drehantrieb auf den ringförmigen Deckel zu übertragen.
  • Die Beschickung der Heizkammer und deren Entleerung von der Unterseite durch entsprechende Öffnungen in dem Boden der Heizkammer hindurch bedingt, dass unterhalb des Bodens der Heizkammer ein Freiraum gebildet ist, der die genannten Tätigkeiten ermöglicht. Dies lässt sich in konstruktiv einfacher Weise erreichen, indem entweder die Heizkammer mit Abstand zu dem darunter liegenden Erdboden abgehängt oder vorzugsweise auf Stützen aufgestellt wird.
  • Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen schematischen Querschnitt durch einen er- findungsgemäßen Drehofen und
    Fig. 2
    den Schnitt II-II in Fig. 1.
  • Figur 1 zeigt einen Drehofen 10, der eine Mittelstütze 11 aufweist, die an ihrem oberen Ende eine quer zur Längserstreckung der Mittelstütze 11 auskragende Deckenplatte 12 trägt.
  • Die Mittelstütze 11 ist von einer ringförmigen Heizkammer 19 konzentrisch umgeben, die im darstellten Ausführungsbeispiel einen rechteckigen Querschnitt besitzt und eine radial äußere Außenwand 16 sowie eine radial innere Innenwand 17 umfasst und auf ihrer Unterseite durch einen Boden 18 verschlossen ist. Die Deckenplatte 12 bildet eine Decke 23 der Heizkammer 19.
  • In der Decke 23 der Heizkammer 19 und somit in der Deckenplatte 12 ist eine konzentrisch zur Mittelstütze 11 ausgebildete, ringförmige Ausnehmung 13 vorgesehen, in die ein ringförmiger Deckel 14 unter enger Passung drehbar eingesetzt ist. Der ringförmige Deckel 14 ist in nicht dargestellter Weise drehangetrieben und weist auf seiner Unterseite 14a, die in den Innenraum der Heizkammer 19 hineinragt, nur schematisch dargestellte Halter 15 auf, an denen jeweils zumindest ein Objekt P angehängt werden kann. Der drehangetriebene Deckel 14 bildet zusammen mit den Haltern 15 eine Transportvorrichtung 22, mit der die Objekte P durch die Heizkammer 19 und somit durch den Drehofen transportiert werden können.
  • Wie Fig. 1 zeigt, ist die Heizkammer 19 auf ihrer Unterseite über Stützen 24 am Erdboden abgestützt, so dass unterhalb der Heizkammer 19 ein Freiraum 25 gebildet ist. Dieser Freiraum 25 wird bei dem erfindungsgemäßen Drehofen 10 dafür genutzt, die Objekte P in die Heizkammer 19 einzubringen und aus dieser zu entnehmen. Zu diesem Zweck sind im Boden 18 der Heizkammer 19 zwei sich jeweils radial zur Mittelstütze 11 erstreckende Schlitze 20 und 21 vorgesehen, die um einen Winkel von ca. 30° bis 40° in Umfangsrichtung und somit in Transportrichtung der Heizkammer 19 versetzt angeordnet sind, wie es aus Fig. 2 ersichtlich ist. Der Schlitz 20 bildet eine Beschickungsöffnung, an der die Objekte von der Unterseite der Heizkammer 19 beispielsweise mittels eines schematisch dargestellten Gelenkarmroboters R in die Heizkammer 19 eingebracht und auf die Halter 15 aufgesetzt oder aufgehängt werden können. In ihrer auf den Haltern 15 hängenden Stellung durchlaufen die Objekte die Heizkammer 19 infolge der Drehung des Deckels 14, bis sie zu der Entnahmeöffnung 21 gelangen, an der ein weiterer, nicht dargestellter Gelenkarmroboter vorgesehen ist, mittels dessen die Objekte von den Haltern abgenommen und durch die im Boden 18 der Heizkammer 19 ausgebildete Entnahmeöffnung 21 entnommen werden. Anschließend können die Objekte in üblicher Weise einer weiteren Bearbeitung zugeführt werden.
  • Der Innenraum der Heizkammer 19 wird in an sich bekannter Weise erwärmt und auf einer gewünschten, vorbestimmten Temperatur gehalten, was in den Figuren nicht näher dargestellt ist.

Claims (9)

  1. Drehofen mit einer Heizkammer (19), in der eine Beschickungsöffnung (20) ausgebildet ist, durch die zu erwärmende Objekte (P) in die Heizkammer (19) einbringbar sind, und mit einer drehangetriebenen, umlaufenden Transportvorrichtung (22), mittels der die Objekte (P) durch die Heizkammer (19) bis zu einer Entnahmeöffnung (21) transportierbar sind, an der die Objekte (P) aus der Heizkammer (19) entnehmbar sind, wobei die Heizkammer (19) eine oder mehrere Seitenwände (16, 17), einen Boden (18) und eine Decke (23) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Abschnitt der Decke (23) als drehangetriebener Deckel (14) ausgebildet ist, der auf seiner der Heizkammer (19) zugewandten Unterseite mehrere Halter (15) zur Aufnahme der Objekte (P) trägt, und dass die Beschickungsöffnung (20) und die Entnahmeöffnung (21) in dem Boden (18) der Heizkammer (19) ausgebildet sind.
  2. Drehofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschickungsöffnung (20) und/oder die Entnahmeöffnung (21) als Schlitze ausgebildet sind.
  3. Drehofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze senkrecht zur Bewegungsrichtung der Objekte (P) in der Heizkammer (19) verlaufen.
  4. Drehofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine tragende Mittelstütze (11), die von der ringförmig ausgebildeten Heizkammer (19) umgeben ist.
  5. Drehofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschickungsöffnung (20) und die Entnahmeöffnung (21) in Umfangsrichtung der Heizkammer (19) um einen Winkel von 20° bis 50° versetzt angeordnet sind.
  6. Drehofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (14) ringförmig ausgebildet und in eine ringförmige Ausnehmung (13) der Decke (23) der Heizkammer (19) drehbar eingesetzt ist.
  7. Drehofen nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehantrieb für den Deckel (14) in der Mittelstütze (11) angeordnet ist.
  8. Drehofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gelenkarmroboter (R) vorgesehen ist, mittels dessen die Objekte (P) auf die Halter (15) aufsetzbar oder von diesen abnehmbar sind.
  9. Drehofen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizkammer (19) auf Stützen (24) steht und dass unterhalb des Bodens (18) der Heizkammer (19) ein Freiraum (25) gebildet ist.
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